論文の概要: Quantum direct communication protocol using recurrence in k-cycle quantum walk

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.06902v1
• Date: Thu, 13 Oct 2022 10:58:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-22 17:05:38.308387
• Title: Quantum direct communication protocol using recurrence in k-cycle quantum walk
• Title（参考訳）: kサイクル量子ウォークにおける繰り返しを用いた量子直接通信プロトコル
• Authors: Sanjeet Swaroop Panda, P. A. Ameen Yasir and C. M. Chandrashekar
• Abstract要約: 我々は、J$プレート、軌道角運動量、OAMソータ、光スイッチ、光遅延線を用いて、任意の$k$サイクルDTQWを実現する方法を提案する。 これは1つの光子の偏光とOAM自由度(DoF)を絡める。 提案プロトコルでは, サイクルウォークの繰り返しと絡み合いを, それぞれ有効に利用して情報を取得し, 確保する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5924410290166868
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The ability of quantum walks to evolve in a superposition of distinct quantum states has been used as a resource in quantum communication protocols. Under certain settings, the $k$-cycle discrete-time quantum walks\,(DTQW) are known to recur to its initial state after every $t_r$ steps. We first present a scheme to optically realize any $k$-cycle DTQW using $J$-plate, orbital angular momentum\,(OAM) sorters, optical switch, and optical delay line. This entangles the polarization and OAM degrees of freedom\,(DoF) of a single photon. Making use of this recurrence phenomena of $k$-cycle DTQW and the entanglement generated during the evolution, we present a new quantum direct communication protocol. The recurrence and entanglement in $k$-cycle walk are effectively used to retrieve and secure the information, respectively, in the proposed protocol. We investigate the security of the protocol against intercept and resend attack. We also quantify the effect of amplitude damping and depolarizing noises on recurrence and mutual information between polarization and OAM DoF of a single photon.
• Abstract（参考訳）: 異なる量子状態の重ね合わせで進化する量子ウォークの能力は、量子通信プロトコルのリソースとして利用されてきた。 特定の設定下では、$k$-cycle 離散時間量子ウォーク\,(dtqw) は$t_r$ ステップごとに初期状態に戻ることが知られている。 まず、J$プレート、軌道角運動量\,(OAM)ソータ、光スイッチ、光遅延線を用いて、任意の$k$サイクルDTQWを光学的に実現する手法を提案する。 これは1つの光子の偏光とOAM自由度\,(DoF)を絡める。 この再帰現象である$k$-cycle DTQWと進化の過程で生じる絡み合いを利用して、新しい量子ダイレクト通信プロトコルを提案する。 k$-cycle ウォークにおける再帰と絡み合いは、提案プロトコルでそれぞれ情報を検索し、確保するために効果的に使用される。 我々は、インターセプトおよび再送攻撃に対するプロトコルのセキュリティを調査する。 また, 振幅減衰と偏光雑音が単一光子の偏光とOAM DoFの繰り返しおよび相互情報に与える影響を定量的に検討した。

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