論文の概要: Composable free-space continuous-variable quantum key distribution using discrete modulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.12915v1
• Date: Wed, 16 Oct 2024 18:02:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-28 17:07:36.560995
• Title: Composable free-space continuous-variable quantum key distribution using discrete modulation
• Title（参考訳）: 離散変調を用いた構成可能自由空間連続変数量子鍵分布
• Abstract要約: 連続可変(CV)量子鍵分布(QKD)は、量子セキュアな通信を可能にする。 本稿では,特に都市大気流路向けに設計された離散変調を用いたCVQKDシステムを提案する。 これにより、CV QKDネットワークを既存のファイバーバックボーンを超えて拡張することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.864405940022529
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Continuous-variable (CV) quantum key distribution (QKD) allows for quantum secure communication with the benefit of being close to existing classical coherent communication. In recent years, CV QKD protocols using a discrete number of displaced coherent states have been studied intensively, as the modulation can be directly implemented with real devices with a finite digital resolution. However, the experimental demonstrations until now only calculated key rates in the asymptotic regime. To be used in cryptographic applications, a QKD system has to generate keys with composable security in the finite-size regime. In this paper, we present a CV QKD system using discrete modulation that is especially designed for urban atmospheric channels. For this, we use polarization encoding to cope with the turbulent but non-birefringent atmosphere. This will allow to expand CV QKD networks beyond the existing fiber backbone. In a first laboratory demonstration, we implemented a novel type of security proof allowing to calculate composable finite-size key rates against i.i.d. collective attacks without any Gaussian assumptions. We applied the full QKD protocol including a QRNG, error correction and privacy amplification to extract secret keys. In particular, we studied the impact of frame errors on the actual key generation.
• Abstract（参考訳）: 連続可変(CV)量子鍵分布(QKD)は、従来のコヒーレント通信に近い利点を持つ量子セキュアな通信を可能にする。 近年, CVQKDプロトコルは, デジタル解像度が有限である実デバイスで直接的に実装できるため, 離散的な数に置換されたコヒーレントな状態を用いたプロトコルの研究が盛んに行われている。 しかし、今までの実験的なデモンストレーションは、漸近的な体制における鍵レートを計算しただけだった。 暗号アプリケーションで使用するには、QKDシステムは有限サイズで構成可能なセキュリティを持つキーを生成する必要がある。 本稿では,特に都市大気流路向けに設計された離散変調を用いたCVQKDシステムを提案する。 このために、偏光符号化を用いて、乱流だが非複屈折大気に対処する。 これにより、CV QKDネットワークを既存のファイバーバックボーンを超えて拡張することができる。 最初の実験では,ガウス的仮定を伴わない集団攻撃に対する構成可能な有限サイズの鍵レートを計算できる新しいタイプのセキュリティ証明を実装した。 QRNG,エラー訂正,プライバシアンプリフィケーションを含む全QKDプロトコルを適用して秘密鍵を抽出した。 特に,フレームエラーが実際のキー生成に与える影響について検討した。

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