論文の概要: Enhancing Quantum Key Distribution with Entanglement Distillation and Classical Advantage Distillation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.19334v2
• Date: Wed, 05 Feb 2025 13:57:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-06 14:24:46.361366
• Title: Enhancing Quantum Key Distribution with Entanglement Distillation and Classical Advantage Distillation
• Title（参考訳）: エンタングルメント蒸留と古典的アドバンテージ蒸留による量子鍵分布の増強
• Authors: Shin Sun, Kenneth Goodenough, Daniel Bhatti, David Elkouss,
• Abstract要約: 本稿では, エンタングルメント蒸留と古典的有利蒸留を組み合わせた2段階蒸留方式を提案する。 提案手法は高雑音状態においても有限鍵レートを達成することを示す。 提案手法は、短期量子鍵分布タスクに適している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Realizing secure communication between distant parties is one of quantum technology's main goals. Although quantum key distribution promises information-theoretic security for sharing a secret key, the key rate heavily depends on the level of noise in the quantum channel. To overcome the noise, both quantum and classical techniques exist, i.e., entanglement distillation and classical advantage distillation. So far, these techniques have only been used separately from each other. Herein, we present a two-stage distillation scheme concatenating entanglement distillation with classical advantage distillation. For advantage distillation, we utilize a fixed protocol, specifically, the repetition code; in the case of entanglement distillation, we employ an enumeration algorithm to find the optimal protocol. We test our scheme for different noisy entangled states and demonstrate its quantitative advantage: our two-stage distillation scheme achieves finite key rates even in the high-noise regime where entanglement distillation or advantage distillation alone cannot afford key sharing. We also calculate the security bounds for relevant QKD protocols with our key distillation scheme and show that they exceed the previous security bounds with only advantage distillation. Since the advantage distillation part does not introduce further requirements on quantum resources, the proposed scheme is well-suited for near-term quantum key distribution tasks.
• Abstract（参考訳）: 遠隔者間のセキュアな通信を実現することが、量子技術の主目的である。 量子鍵分布は秘密鍵を共有するための情報理論上のセキュリティを約束するが、鍵レートは量子チャネルのノイズレベルに大きく依存する。 このノイズを克服するために、量子的および古典的な技術、すなわち絡み合った蒸留と古典的な有利な蒸留が存在する。 これまでのところ、これらの技法は互いに別々にしか使われていない。 本稿では,古典的有利蒸留と絡み合い蒸留を結合した2段階蒸留方式を提案する。 有効蒸留のために、固定されたプロトコル、特に繰り返し符号を用い、絡み込み蒸留の場合、最適なプロトコルを見つけるために列挙アルゴリズムを用いる。 この2段階蒸留方式は, 絡み合った蒸留や有利な蒸留だけで鍵共有ができない高雑音状態においても, 有限鍵レートを達成できる。 また、キー蒸留方式を用いて、関連するQKDプロトコルのセキュリティバウンダリを計算し、前回のセキュリティバウンダリを超えていることを示す。 有効蒸留部は、量子資源に関するさらなる要件を導入しないので、提案手法は、短期的な量子鍵分布タスクに適している。

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