論文の概要: Efficient Device-Independent Quantum Key Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.09871v2
• Date: Wed, 17 Jan 2024 08:47:37 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-18 20:16:02.477639
• Title: Efficient Device-Independent Quantum Key Distribution
• Title（参考訳）: 効率的なデバイス非依存量子鍵分布
• Authors: Shih-Hsuan Chen, Chun-Hao Chang, Chih-Sung Chuu, Che-Ming Li
• Abstract要約: デバイス独立量子鍵分布(デバイス独立量子鍵分布、DIQKD)は、量子物理学の法則に基づく鍵分布スキームである。 本稿では,ある参加者が状態を準備し,他の参加者に送信する,効率的なデバイス非依存の量子鍵分配プロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.817429789586127
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Device-independent quantum key distribution (DIQKD) is a key distribution scheme whose security is based on the laws of quantum physics but does not require any assumptions about the devices used in the protocol. The security of the existing entanglement-based DIQKD protocol relies on the Bell test. Here, we propose an efficient device-independent quantum key distribution (EDIQKD) protocol in which one participant prepares states and transmits them to another participant through a quantum channel to measure. In this prepare-and-measure protocol, the transmission process between participants is characterized according to the process tomography for security, ruling out any mimicry using the classical initial, transmission, and final state. Comparing the minimal number of bits of the raw key to guarantee security against collective attacks, the efficiency of the EDIQKD protocol is two orders of magnitude more than that of the DIQKD protocol for the reliable key of which quantum bit error rate is allowed up to 6.5\%. This advantage will enable participants to substantially conserve the entangled pair's demanded resources and the measurement. According to the highest detection efficiency in the recent most advanced photonic experiment, our protocol can be realized with a non-zero key rate and remains more efficient than usual DIQKD. Our protocol and its security analysis may offer helpful insight into identifying the typical prepare-and-measure quantum information tasks with the device-independent scenario.
• Abstract（参考訳）: デバイス非依存の量子鍵分布(DIQKD)は、セキュリティが量子物理学の法則に基づいているが、プロトコルで使用されるデバイスに関する仮定を一切必要としない鍵分布スキームである。 既存の絡み合いベースのDIQKDプロトコルのセキュリティはベルテストに依存している。 本稿では,ある参加者が状態を作成し,それを他の参加者に送信して測定する,デバイス非依存の量子鍵分布(ediqkd)プロトコルを提案する。 本プロトコルでは、セキュリティのためのプロセストモグラフィーに基づいて、参加者間の伝送過程を特徴付け、古典的な初期、送信、最終状態を用いて模倣を除外する。 集団攻撃に対するセキュリティを保証するために生鍵の最小ビット数を比較すると、ediqkdプロトコルの効率は、最大6.5\%の量子ビット誤り率を許容する信頼性のある鍵に対して、diqkdプロトコルの2桁以上である。 この利点により、参加者は絡み合ったペアの要求されたリソースと測定値を実質的に保存することができる。 最近の最新のフォトニクス実験において最も高い検出効率により、我々のプロトコルは非ゼロ鍵レートで実現でき、通常のDIQKDよりも効率的である。 我々のプロトコルとそのセキュリティ分析は、典型的な準備と測定の量子情報タスクをデバイスに依存しないシナリオで識別する上で有用な洞察を提供するかもしれない。

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