論文の概要: Asymptotically Optimal prepare-measure Quantum Key Distribution Protocol
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.01973v6
- Date: Fri, 28 Jul 2023 02:44:19 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-31 17:00:04.555532
- Title: Asymptotically Optimal prepare-measure Quantum Key Distribution Protocol
- Title（参考訳）: 漸近的に最適な量子鍵分配プロトコル
- Authors: Hao Shu
- Abstract要約: 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。
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。
解析により、量子ビットによる最適なQBER境界符号化は、メモリC-NOT攻撃とメモリレスC-NOT攻撃の両方に対して約27.28$%であることが示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) could be the most significant application of
quantum information theory. In nearly four decades, although substantial QKD
protocols are developed, the BB84 protocol and its variants are still the most
researched ones. It is well-known that the secure bound of qubit error rate
(QBER) of BB84 protocol is about 11$\%$ 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 protocol, and how to
analyze it? 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 analysis demonstrates that the
asymptotically optimal QBER bounds coding by orthogonal qubits are about
27.28$\%$ for both memory C-NOT attacks and memoryless C-NOT attacks while the
bounds coding by non-orthogonal states in two mutually unbiased bases are about
22.73$\%$ for memory and 28.69$\%$ for memoryless C-NOT attacks. The protocols
are idealized but might be asymptotically realized while their optimality
indicates the ultimate potential of QKD protocols. Although the analysis only
contains a special kind of attack, it provides a framework for investigating
such protocols.
- 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、最適なプロトコルとは何か、どのように分析するか?
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。
我々の分析は、直交量子ビットで符号化された漸近的に最適なQBER境界は、メモリレスC-NOT攻撃とメモリレスC-NOT攻撃の両方に対して約27.28$\%、相互にバイアスのない2つのベースにおける非直交状態による符号化は、メモリレスC-NOT攻撃に対して約22.73$\%、28.69$\%であることを示した。
プロトコルは理想化されているが、その最適性はQKDプロトコルの究極のポテンシャルを示している一方で、漸近的に実現されるかもしれない。
分析には特別な種類の攻撃のみが含まれるが、そのようなプロトコルを調査するためのフレームワークを提供する。
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