論文の概要: Qubit-based clock synchronization for QKD systems using a Bayesian
approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.01304v1
- Date: Fri, 2 Jul 2021 23:44:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-23 18:26:03.780449
- Title: Qubit-based clock synchronization for QKD systems using a Bayesian
approach
- Title（参考訳）: ベイジアンアプローチを用いたQKDシステムの量子クロック同期
- Authors: Roderick D. Cochran and Daniel J. Gauthier
- Abstract要約: 量子ビットベースの同期プロトコルは、送信された量子状態を直接使用して同期を実現する。
本稿では,効率的な3状態BB84の準備・測定プロトコルのデコイ状態によるシミュレーションを伴うモデルシステムを提案する。
4140の通信ビン幅で95%の同期信頼性を達成できることがわかりました。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) systems provide a method for two users to
exchange a provably secure key. Synchronizing the users' clocks is an essential
step before a secure key can be distilled. Qubit-based synchronization
protocols directly use the transmitted quantum states to achieve
synchronization and thus avoid the need for additional classical
synchronization hardware. Previous qubit-based synchronization protocols
sacrifice secure key either directly or indirectly, and all known qubit-based
synchronization protocols do not efficiently use all publicly available
information published by the users. Here, we introduce a Bayesian probabilistic
algorithm that incorporates all published information to efficiently find the
clock offset without sacrificing any secure key. Additionally, the output of
the algorithm is a probability, which allows us to quantify our confidence in
the synchronization. For demonstration purposes, we present a model system with
accompanying simulations of an efficient three-state BB84 prepare-and-measure
protocol with decoy states. We use our algorithm to exploit the correlations
between Alice's published basis and mean photon number choices and Bob's
measurement outcomes to probabilistically determine the most likely clock
offset. We find that we can achieve a 95 percent synchronization confidence in
only 4,140 communication bin widths, meaning we can tolerate clock drift
approaching 1 part in 4,140 in this example when simulating this system with a
dark count probability per communication bin width of 8e-4 and a received mean
photon number of 0.01.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分配(QKD)システムは、2人のユーザが証明可能な安全な鍵を交換する方法を提供する。
ユーザーの時計の同期は、セキュアな鍵を蒸留する前に必須のステップである。
量子ビットベースの同期プロトコルは、送信された量子状態を直接使用して同期を実現する。
従来のqubitベースの同期プロトコルは、直接または間接にセキュアな鍵を犠牲にしており、既知のqubitベースの同期プロトコルはすべて、ユーザが公開する公開情報をすべて効率的に使用していない。
本稿では,すべての公開情報を組み込んだベイズ確率アルゴリズムを導入し,セキュアな鍵を犠牲にすることなく,クロックオフセットを効率的に検出する。
さらに、アルゴリズムの出力は確率であり、同期に対する信頼度を定量化することができる。
実演目的のために,効率の良い3状態BB84の準備・測定プロトコルのシミュレーションを伴うモデルシステムを提案する。
我々のアルゴリズムは、アリスの公表した基底と平均光子数選択とボブの測定結果との相関を利用して、確率論的に最も起こりそうなクロックオフセットを決定する。
この例では、通信用ビン幅8e-4のダークカウント確率と受信平均光子数0.01をシミュレートする場合に、通信用ビン幅4,140で95%の同期信頼性が得られることが判明した。
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