論文の概要: Asymptotically Optimal Quantum Key Distribution Protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.01973v4
• Date: Sat, 27 Aug 2022 12:06:12 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-12 12:08:19.272002
• Title: Asymptotically Optimal Quantum Key Distribution Protocols
• Title（参考訳）: 漸近的最適量子鍵分布プロトコル
• Authors: Hao Shu
• Abstract要約: 約40年の間、かなりのQKDプロトコルが開発されたが、BB84とその派生型は依然として最も研究されているものである。 BB84プロトコルのセキュアなキュービットエラーレート(QBER)は11%であり、6状態プロトコルで12.6%まで増加することが知られている。 本稿では,QKDプロトコルを抽象化し,同一の状態でコーディングされるすべてのプロトコルで最適である2つの特別なケースについて検討する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) could be the most significant application of quantum information theory. In nearly four decades, although substantial QKD protocols are developed, the BB84 protocol and its variants are still the most researched ones. It is well-known that the secure bound of qubit error rate (QBER) of BB84 protocol is about 11$\%$ while it can be increased to 12.6$\%$ by six-state protocol. It would not be surprising that employing more basis could increase the bound. However, what is the optimal one? In this paper, investigations of asymptotically optimal QKD protocols are proposed. Precisely, We present an abstraction of prepare-measure QKD protocols and investigate two special cases which are optimal among all protocols coding by the same states. Our analyses demonstrate that the asymptotically optimal QBER bounds coding by orthogonal qubits are about 22.17$\%$ for both general C-NOT attacks and memoryless attacks while the bounds coding by non-orthogonal states in two mutually unbiased basis are about 25.30$\%$ for general C-NOT attacks and 27.00$\%$ for memoryless attacks. The optimality of our protocols demonstrates the ultimate potential of the security under such attacks.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子情報理論の最も重要な応用である。 約40年の間、実質的なQKDプロトコルが開発されたが、BB84プロトコルとその変種は依然として最も研究されているプロトコルである。 bb84 プロトコルの qubit error rate (qber) のセキュアバウンドが 11$\%$ であるのに対して、6 状態プロトコルによって 12.6$\%$ に拡張できることはよく知られている。 より多くの基礎を雇うことで限界が高まることは驚くにあたらない。 しかし、最適なものは何か? 本稿では,漸近的に最適なQKDプロトコルを提案する。 そこで本研究では,QKDプロトコルを抽象化し,同一の状態でコーディングされるすべてのプロトコルで最適である2つの特別なケースについて検討する。 直交量子ビットによる漸近的に最適なQBER境界は、一般的なC-NOT攻撃とメモリレス攻撃で約22.17$\%、相互にバイアスのない2つの非直交状態で符号化された境界は、一般的なC-NOT攻撃で約25.30$\%、メモリレス攻撃で約27.00$\%であることを示す。 我々のプロトコルの最適性は、このような攻撃によるセキュリティの究極の可能性を示している。

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