論文の概要: Practical No-Switching Continuous-Variable Quantum Key Distribution with
Biased Quadrature Detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.00277v1
- Date: Thu, 1 Feb 2024 02:02:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-02 16:47:33.892195
- Title: Practical No-Switching Continuous-Variable Quantum Key Distribution with
Biased Quadrature Detection
- Title（参考訳）: Biased Quadrature 検出による非スイッチング連続可変量子鍵分布の実現
- Authors: Jiale Mi, Yiming Bian, Lu Fan, Song Yu, Yichen Zhang
- Abstract要約: 理想的なNo-Switchingプロトコルのセキュリティは、有限サイズシステムと構成可能なセキュリティフレームワークにおける一般的な攻撃に対して証明されている。
本研究では, 実システムに適合するヘテロダイン検出の非対称性をモデル化した修正Noスイッチングプロトコルを提案する。
ビームスプリッタの透過率を調整して最適秘密鍵レートを達成する最適化手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.559900583044687
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Continuous-variable quantum key distribution protocol using coherent states
and heterodyne detection, called No-Switching protocol, is widely used in
practical systems due to the simple experimental setup without basis switching
and easy assessment to phase information. The security of an ideal No-Switching
protocol has been proved against general attacks in finite-size regime and
composable security framework, whose heterodyne detector consists of a beam
splitter with transmittance of $50\%$ and two ideal homodyne detectors.
However, the transmittance of a beam splitter is inaccurate and the two
detectors always have different quantum efficiency and electronic noise, which
introduce asymmetry into the heterodyne detection, and further lead to the
mismatch between the ideal protocol and practical systems, thereby
overestimating the secret key rate and resulting in a practical security
loophole. In this paper, we close this loophole by proposing a modified
No-Switching protocol with biased quadrature detection, where the asymmetry of
the heterodyne detection is modeled to match the practical systems, and the
security of the protocol is analyzed in asymptotic and finite-size regimes.
Further, an optimization strategy is proposed to achieve the optimal secret key
rate by adjusting the transmittance of the beam splitter. Simulation results
show the necessity of considering the asymmetry in heterodyne detection and the
effectiveness of the optimization, which provides a promising way to realize a
practical secure and high-performance No-Switching system.
- Abstract（参考訳）: コヒーレント状態とヘテロダイン検出を用いた連続可変量子鍵分散プロトコル(no-switching protocol)は,基本スイッチのない簡単な実験的な設定と位相情報への簡易な評価により,実用システムで広く利用されている。
理想的なNo-Switchingプロトコルのセキュリティは、有限サイズシステムおよび構成可能なセキュリティフレームワークにおける一般的な攻撃に対して証明され、ヘテロダイン検出器は50 %の透過率を持つビームスプリッタと2つの理想的なホモダイン検出器からなる。
しかし、ビームスプリッタの透過率は不正確であり、2つの検出器は常に異なる量子効率と電子ノイズを持ち、ヘテロダイン検出に非対称性を導入し、さらに理想的なプロトコルと実用システム間のミスマッチを引き起こし、シークレットキーレートを過大評価し、実用的なセキュリティホールをもたらす。
本稿では,異方性検出の非対称性を実用システムと一致させるようにモデル化し,漸近的および有限サイズでプロトコルのセキュリティを解析する,バイアスド二次検出による修正非スイッチプロトコルを提案することで,この抜け穴を閉じる。
さらに、ビームスプリッタの透過率を調整して最適な秘密鍵レートを達成する最適化戦略を提案する。
シミュレーションの結果、ヘテロダイン検出における非対称性と最適化の有効性を考慮する必要があることが示され、実用的な安全かつ高性能なNo-Switchingシステムを実現するための有望な方法である。
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