論文の概要: High-dimensional Encoding in the Round-Robin Differential-Phase-Shift Protocol

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.07888v2
• Date: Tue, 12 Dec 2023 14:26:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-13 20:55:04.820397
• Title: High-dimensional Encoding in the Round-Robin Differential-Phase-Shift Protocol
• Title（参考訳）: ラウンドロビン微分位相シフトプロトコルにおける高次元符号化
• Authors: Mikka Stasiuk, Felix Hufnagel, Xiaoqin Gao, Aaron Z. Goldberg, Fr\'ed\'eric Bouchard, Ebrahim Karimi, Khabat Heshami
• Abstract要約: 本稿ではRDPS QKDプロトコルを任意の大きさの符号化アルファベットに拡張する手法を提案する。 我々のアプローチは、一見互換性のない量子通信方式のギャップを埋めるための洞察を与える。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In quantum key distribution (QKD), protocols are tailored to adopt desirable experimental attributes, including high key rates, operation in high noise levels, and practical security considerations. The round-robin differential phase shift protocol (RRDPS), falling in the family of differential phase shift protocols, was introduced to remove restrictions on the security analysis, such as the requirement to monitor signal disturbances, improving its practicality in implementations. While the RRDPS protocol requires the encoding of single photons in high-dimensional quantum states, at most, only one bit of secret key is distributed per sifted photon. However, another family of protocols, namely high-dimensional (HD) QKD, enlarges the encoding alphabet, allowing single photons to carry more than one bit of secret key each. The high-dimensional BB84 protocol exemplifies the potential benefits of such an encoding scheme, such as larger key rates and higher noise tolerance. Here, we devise an approach to extend the RRDPS QKD to an arbitrarily large encoding alphabet and explore the security consequences. We demonstrate our new framework with a proof-of-concept experiment and show that it can adapt to various experimental conditions by optimizing the protocol parameters. Our approach offers insight into bridging the gap between seemingly incompatible quantum communication schemes by leveraging the unique approaches to information encoding of both HD and DPS QKD.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)では、プロトコルは、高い鍵レート、高いノイズレベルの操作、実用的なセキュリティ考慮など、望ましい実験属性を採用するように調整される。 ラウンドロビン差動位相シフトプロトコル (rrdps) は差動位相シフトプロトコルの一種であり、信号の乱れの監視や実装の実用性の向上といったセキュリティ解析の制約を取り除くために導入された。 RRDPSプロトコルは高次元の量子状態において単一光子の符号化を必要とするが、少なくとも1ビットの秘密鍵しか分散しない。 しかし、別のプロトコルのファミリ、すなわち高次元(HD) QKDは、符号化アルファベットを拡張し、単一の光子がそれぞれ1ビット以上の秘密鍵を運ぶことができる。 高次元のBB84プロトコルは、鍵レートや耐雑音性などの符号化方式の潜在的な利点を実証している。 本稿では、RDPS QKDを任意に大きなエンコードアルファベットに拡張し、セキュリティ効果を探索するアプローチを考案する。 本稿では,概念実証実験を用いて,プロトコルパラメータを最適化することで,様々な実験条件に適応できることを実証する。 提案手法は,hd と dps qkd の両方の情報エンコーディングに対するユニークなアプローチを活用することで,一見非互換な量子通信方式とのギャップを埋めるための洞察を与える。

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