Fugu-MT 論文翻訳(概要): Practical security of twin-field quantum key distribution under wavelength-switching attack

論文の概要: Practical security of twin-field quantum key distribution under wavelength-switching attack

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.09318v1
Date: Sun, 18 Aug 2024 00:38:13 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2024-08-20 21:19:42.091579
Title: Practical security of twin-field quantum key distribution under wavelength-switching attack
Title（参考訳）: 波長スイッチングアタックによるツインフィールド量子鍵分布の実用的安全性
Authors: Qingquan Peng, Jiu-Peng Chen, Tianyi Xing, Dongyang Wang, Yizhi Wang, Yang Liu, Anqi Huang,
Abstract要約: 本稿では,TFクラスQKDシステムに対する波長スイッチング攻撃を提案する。平均光子数の最大増加率は8.7%であり、TFクラスQKDシステムのセキュリティを損なうことが理論的に証明されている。 TFクラスQKD実装における実用セキュリティにおけるシステムキャリブレーションの重要性を強調した。
参考スコア（独自算出の注目度）: 8.199460413072904
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: The twin-field class quantum key distribution (TF-class QKD) has experimentally demonstrated the ability to surpass the fundamental rate-distance limit without requiring a quantum repeater, as a revolutional milestone. In TF-class QKD implementation, an optical phase-locked loop (OPLL) structure is commonly employed to generate a reference light with correlated phase, ensuring coherence of optical fields between Alice and Bob. In this configuration, the reference light, typically located in the untrusted station Charlie, solely provides wavelength reference for OPLL and does not participate in quantum-state encoding. However, the reference light may open a door for Eve to enter the source stations that are supposed to be well protected. Here, by identifying vulnerabilities in the OPLL scheme, we propose and demonstrate a wavelength-switching attack on a TF-class QKD system. This attack involves Eve deliberately manipulating the wavelength of the reference light to increase mean photon number of prepared quantum states, while maintaining stable interference between Alice and Bob as required by TF-class QKD protocols. The maximum observed increase in mean photon number is 8.7%, which has been theoretically proven to compromise the security of a TF-class QKD system. Moreover, we have shown that with well calibration of the modulators, the attack can be eliminated. Through this study, we highlight the importance of system calibration in the practical security in TF-class QKD implementation.
Abstract（参考訳）: ツインフィールドクラス量子鍵分布(TFクラスQKD)は、量子リピータを必要とせずに基本速度距離限界を超える能力を革命的なマイルストーンとして実験的に証明した。 TFクラスQKD実装では、光学位相同期ループ(OPLL)構造が一般的に用いられ、位相の相関した参照光を生成し、アリスとボブの光学場のコヒーレンスを確保する。この構成では、典型的には信頼できないチャーリーにある参照光は、OPLLの波長参照のみを提供し、量子状態符号化には参加しない。しかし、基準光は、イーブが十分に保護されているはずの基地に入るための扉を開くかもしれない。本稿では,OPLL方式の脆弱性を同定し,TFクラスQKDシステムに対する波長スイッチング攻撃を提案する。この攻撃は、イーブが基準光の波長を意図的に操作して準備された量子状態の平均光子数を増加させる一方で、TFクラスQKDプロトコルで要求されるアリスとボブの間の安定した干渉を維持している。平均光子数の最大増加率は8.7%であり、TFクラスQKDシステムのセキュリティを損なうことが理論的に証明されている。さらに,変調器のキャリブレーションが良好であれば,攻撃を除去できることを示した。本研究では,TFクラスQKD実装における実用セキュリティにおけるシステム校正の重要性を強調した。

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