論文の概要: Pilot-reference-free continuous-variable quantum key distribution with
efficient decoy-state analysis
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.03789v1
- Date: Thu, 7 Sep 2023 15:40:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-08 12:29:00.678863
- Title: Pilot-reference-free continuous-variable quantum key distribution with
efficient decoy-state analysis
- Title（参考訳）: 効率的なデコイ状態解析によるパイロット参照フリー連続可変量子鍵分布
- Authors: Anran Jin, Xingjian Zhang, Liang Jiang, Richard V. Penty, and Pei Zeng
- Abstract要約: 光コヒーレント検出器を用いた連続可変量子鍵分布(CV QKD)は、実質的に好ましい。
CV QKDのセキュリティ解析とパラメータ推定は無限次元の潜在ヒルベルト空間のために複雑である。
本稿では,一般的なコヒーレント攻撃下での位相エラーに基づくセキュリティ解析を簡易に行う時間ビン符号化CVプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.738999541025475
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: Continuous-variable quantum key distribution (CV QKD) using optical coherent
detectors is practically favorable due to its low implementation cost,
flexibility of wavelength division multiplexing, and compatibility with
standard coherent communication technologies. However, the security analysis
and parameter estimation of CV QKD are complicated due to the
infinite-dimensional latent Hilbert space. Also, the transmission of strong
reference pulses undermines the security and complicates the experiments. In
this work, we tackle these two problems by presenting a time-bin-encoding CV
protocol with a simple phase-error-based security analysis valid under general
coherent attacks. With the key encoded into the relative intensity between two
optical modes, the need for global references is removed. Furthermore, phase
randomization can be introduced to decouple the security analysis of different
photon-number components. We can hence tag the photon number for each round,
effectively estimate the associated privacy using a carefully designed
coherent-detection method, and independently extract encryption keys from each
component. Simulations manifest that the protocol using multi-photon components
increases the key rate by two orders of magnitude compared to the one using
only the single-photon component. Meanwhile, the protocol with four-intensity
decoy analysis is sufficient to yield tight parameter estimation with a
short-distance key-rate performance comparable to the best
Bennett-Brassard-1984 implementation.
- Abstract（参考訳）: 光コヒーレント検出器を用いた連続可変量子鍵分布(CV QKD)は、実装コストの低減、波長分割多重化の柔軟性、標準コヒーレント通信技術との互換性などにより、事実上好ましい。
しかし、CV QKDのセキュリティ解析とパラメータ推定は無限次元の潜在ヒルベルト空間のために複雑である。
また、強い基準パルスの伝達は、セキュリティを損なわせ、実験を複雑にする。
本研究では,一般的なコヒーレント攻撃下で有効な単純な位相誤差に基づくセキュリティ解析を用いて,時間ビンエンコーディングcvプロトコルを提案することで,この2つの課題に対処した。
鍵を2つの光モード間の相対強度に符号化することで、グローバル参照の必要性は排除される。
さらに、異なる光子数成分のセキュリティ解析を分離するために位相ランダム化を導入することができる。
従って、各ラウンドのフォトン番号をタグ付けし、慎重に設計されたコヒーレント検出法を用いて、関連するプライバシを効果的に推定し、各コンポーネントから暗号化キーを独立に抽出することができる。
シミュレーションにより、マルチフォトン成分を用いるプロトコルは、シングルフォトン成分のみを使用するプロトコルに比べて、キーレートが2桁大きくなることが示された。
一方、4強度のデコイ解析を持つプロトコルは、ベネット・ブラッサード-1984の実装に匹敵する短距離鍵レート性能を持つタイトパラメータ推定に十分である。
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