論文の概要: Phase coding semi-quantum key distribution system based on the Single-state protocol
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.07469v1
- Date: Mon, 13 May 2024 05:10:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-14 14:54:35.730368
- Title: Phase coding semi-quantum key distribution system based on the Single-state protocol
- Title（参考訳）: 単一状態プロトコルに基づく位相符号化半量子鍵分布系
- Authors: Qincheng Hou, Siying Huang, Naida Mo, Jindong Wang, Zhengjun Wei, Yafei Yu, Tianming Zhao, Zhiming Zhang,
- Abstract要約: 単一状態プロトコルと「選択的変調」法に基づく位相符号化半量子鍵分布系を提案し,実装する。
干渉コントラストは96.52%、平均量子ビット誤り率は1.19%、生の鍵レートは88Kbpsに達した。
本研究は、半量子鍵分布実験の実現可能性を検証するとともに、半量子鍵分布実験およびセキュリティ研究に関する将来の研究のためのアイデアを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.265016168468835
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Semi-quantum key distribution (SQKD) allows sharing random keys between a quantum user and a classical user. However, implementing classical user operations is challenging, posing a hurdle to achieving the Single-state protocol. By using the "selective modulation" method, the feasibility of SQKD is verified in principle. The proposal of the selective modulation method enables the realization of other protocols for SQKD. To advance experimental progress in SQKD, we propose and implement a phase-encoded semi-quantum key distribution system based on the Single-state protocol and the "selective modulation" method. The system operates at a frequency of 100MHz and an average photon number of 0.1. The interference contrast achieved 96.52%, the average quantum bit error rate was 1.19%, and the raw key rate reached 88Kbps. Our experimental results demonstrate the feasibility and stability of the proposed phase-encoded semi-quantum key distribution system. Furthermore, by leveraging the "selective modulation" scheme proposed in this paper, we develop a comprehensive theoretical description of selective modulation. Through an analysis of quantum state evolution, we assess the security of our system, ultimately demonstrating its resilience against attacks targeting quantum states. The classical user of our system requires only two optical devices, significantly reducing the equipment requirements and enhancing its application potential. This work validates the feasibility of semi-quantum key distribution experiments and provides ideas for future research on semi-quantum key distribution experiments and security studies.
- Abstract（参考訳）: 半量子鍵分布(SQKD)は、量子ユーザと古典的ユーザの間でランダムな鍵を共有することができる。
しかし、古典的なユーザ操作の実装は困難であり、シングルステートプロトコルを実現する上でハードルとなる。
選択的変調法を用いて、SQKDの有効性を原則として検証する。
選択変調法の提案により、SQKDのための他のプロトコルの実現が可能となる。
そこで我々は,SQKDの実験的な進歩を推し進めるために,SQKDの単一状態プロトコルと「選択変調法」に基づく位相符号化半量子鍵分布システムを提案し,実装する。
このシステムは100MHzの周波数で動作し、平均光子数は0.1である。
干渉コントラストは96.52%、平均量子ビット誤り率は1.19%、生の鍵レートは88Kbpsに達した。
実験の結果,提案した相符号化半量子鍵分布系の有効性と安定性が示された。
さらに,本論文で提案する「選択的変調」手法を利用して,選択的変調の包括的理論的記述を開発する。
量子状態の進化を分析することによって、システムのセキュリティを評価し、最終的に量子状態をターゲットにした攻撃に対するレジリエンスを実証する。
従来のシステムでは2つの光学デバイスしか必要とせず、機器の要求を大幅に減らし、応用可能性を高める。
本研究は、半量子鍵分布実験の実現可能性を検証するとともに、半量子鍵分布実験およびセキュリティ研究に関する将来の研究のためのアイデアを提供する。
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