Fugu-MT 論文翻訳(概要): Passive decoy-state quantum secure direct communication with heralded single-photon source

論文の概要: Passive decoy-state quantum secure direct communication with heralded single-photon source

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.02709v2
Date: Tue, 20 Aug 2024 13:58:58 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-08-21 20:19:21.660437
Title: Passive decoy-state quantum secure direct communication with heralded single-photon source
Title（参考訳）: 隠蔽単一光子源を用いたパッシブデコイ状態量子セキュア直接通信
Authors: Jia-Wei Ying, Peng Zhao, Wei Zhong, Ming-Ming Du, Xi-Yun Li, Shu-Ting Shen, An-Lei Zhang, Lan Zhou, Yu-Bo Sheng,
Abstract要約: シャード単一光子源(HSPS)を用いた高効率受動デコイ状態QSDCプロトコルを提案する。我々のプロトコルは最大通信距離が17.975 km、平均光子数は0.01である。我々の研究は、実用的な受動デコイ状態QSDCシステムのさらなる発展に向けた大きなステップとなる。
参考スコア（独自算出の注目度）: 11.111792132689384
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Quantum secure direct communications (QSDC) can directly transmit secret messages through a quantum channel without keys. The imperfect photon source is a major obstacle for QSDC's practical implementation. The unwanted vacuum state and multiphoton components emitted from imperfect photon source largely reduce QSDC's secrecy message capacity and even threaten its security. In the paper, we propose a high-efficient passive decoy-state QSDC protocol with the heralded single-photon source (HSPS). We adopt a spontaneous parametric down-conversion source to emit entangled photon pairs in two spatial modes. By detecting the photons in one of the two correlated spatial modes, we can infer the photon-number distribution of the other spatial mode. Meanwhile, our protocol allows a simple passive preparation of the signal states and decoy state. The HSPS can effectively reduce the probability of vacuum state and increase QSDC's secrecy message capacity. Meanwhile, the passive decoy-state method can simplify the experimental operations and enhance QSDC's robustness against the third-party side-channel attacks. Under the communication distance of 10 km, the secrecy message capacity of our QSDC protocol can achieve 81.85 times with average photon number of 0.1 and 12.79 times with average photon number of 0.01 of that in the original single-photon-based QSDC protocol without the HSPS. Our QSDC protocol has longer maximal communication distance about 17.975 km with average photon number of 0.01. Our work serves as a major step toward the further development of practical passive decoy-state QSDC systems.
Abstract（参考訳）: 量子セキュアダイレクト通信(QSDC)は、秘密メッセージをキーなしで直接量子チャネルを介して送信することができる。不完全光子源はQSDCの実装において大きな障害となる。不完全な光子源から放出される望ましくない真空状態と多光子成分は、QSDCの機密メッセージ容量を大幅に減らし、セキュリティを脅かす。本稿では,高効率な単一光子源(HSPS)を用いた受動デコイ状態QSDCプロトコルを提案する。我々は、2つの空間モードで絡み合った光子対を放出するために、自発的なパラメトリックダウンコンバージョン源を採用する。 2つの相関空間モードのうちの1つで光子を検出することにより、他の空間モードの光子数分布を推測することができる。一方,本プロトコルは信号状態とデコイ状態の簡易な受動的準備を可能にする。 HSPSは真空状態の確率を効果的に低減し、QSDCの機密メッセージ容量を増大させることができる。一方、受動的デコイ状態法は、実験操作を簡素化し、サードパーティーのサイドチャネル攻撃に対するQSDCの堅牢性を高めることができる。 10kmの通信距離で、当社のQSDCプロトコルの秘密メッセージ容量は、平均光子数0.1と12.79の81.85回、平均光子数0.01の0.79回を達成することができる。我々のQSDCプロトコルは最大通信距離が17.975kmであり、平均光子数は0.01である。我々の研究は、実用的な受動デコイ状態QSDCシステムのさらなる発展に向けた大きなステップとなる。

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