Fugu-MT 論文翻訳(概要): QKD in the NISQ era: enhancing secure key rates via quantum error correction

論文の概要: QKD in the NISQ era: enhancing secure key rates via quantum error correction

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.05297v1
Date: Tue, 11 Oct 2022 09:47:14 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-01-22 22:29:18.575003
Title: QKD in the NISQ era: enhancing secure key rates via quantum error correction
Title（参考訳）: NISQ時代のQKD:量子誤り訂正による安全な鍵レートの確保
Authors: Shashank Kumar Ranu, Anil Prabhakar and Prabha Mandayam
Abstract要約: 振幅減衰雑音を受ける量子チャネル上でのBB84,B92,BBM92QKDプロトコルのセキュアな鍵レートを求める。雑音量子プロセッサ上でのデュアルレール符号化を用いた誤り訂正BB84プロトコルを実装した。
参考スコア（独自算出の注目度）: 2.209900332048239
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Error mitigation is one of the key challenges in realising the full potential of quantum cryptographic protocols. Consequently, there is a lot of interest in adapting techniques from quantum error correction (QEC) to improve the robustness of quantum cryptographic protocols. In this work, we benchmark the performance of different QKD protocols on noisy quantum devices, with and without error correction. We obtain the secure key rates of BB84, B92 and BBM92 QKD protocols over a quantum channel that is subject to amplitude-damping noise. We demonstrate, theoretically and via implementations on the IBM quantum processors, that B92 is the optimal protocol under amplitude-damping and generalized amplitude-damping noise. We then show that the security of the noisy BBM92 protocol crucially depends on the type and the mode of distribution of an entangled pair. Finally, we implement an error-corrected BB84 protocol using dual-rail encoding on a noisy quantum processor, and show that the dual-rail BB84 implementation outperforms the conventional BB84 in the presence of noise. Our secure key rate calculation also takes into account the effects of CNOT imperfections on the error rates of the protocols.
Abstract（参考訳）: 誤り軽減は、量子暗号プロトコルの潜在能力を実現する上で重要な課題の1つである。その結果、量子暗号プロトコルのロバスト性を改善するため、量子エラー補正(QEC)の技術の適用には多くの関心がある。本研究では,ノイズの多い量子デバイス上での様々なQKDプロトコルの性能を,誤り訂正の有無でベンチマークする。振幅減衰雑音を受ける量子チャネル上でのBB84,B92,BBM92QKDプロトコルのセキュアな鍵レートを求める。我々は,B92が振幅減衰および一般化振幅減衰雑音下での最適プロトコルであることを示す。次に、ノイズの多いBBM92プロトコルのセキュリティは、絡み合ったペアのタイプと分散モードに決定的に依存することを示す。最後に,雑音の多い量子プロセッサ上でのデュアルレール符号化を用いた誤り訂正BB84プロトコルを実装し,従来のBB84よりも高い性能を示すことを示す。セキュアな鍵レート計算では、CNOT欠陥がプロトコルのエラーレートに与える影響も考慮しています。

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