論文の概要: Impact of dephased entangled states and varying measurement orientations on the reliability of cryptographic keys generated via the quantum protocol E91: A quantum simulation approach
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.03753v2
- Date: Fri, 23 May 2025 04:46:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-26 15:51:02.703378
- Title: Impact of dephased entangled states and varying measurement orientations on the reliability of cryptographic keys generated via the quantum protocol E91: A quantum simulation approach
- Title（参考訳）: 量子プロトコルE91による暗号鍵の信頼性に及ぼす非相絡状態と様々な測定方向の影響:量子シミュレーションアプローチ
- Authors: Adrián F. Hernández-Borda, María P. Rojas-Sepúlveda, Hanz Y. Ramírez-Gómez,
- Abstract要約: 本研究は、E91量子鍵分配プロトコルの性能を2つの要素の変動下で評価することに焦点を当てる。
我々は、IBMのAPIであるQiskitを用いて量子計算手法を用いて、研究された暗号プロトコルの光学的実装をシミュレートする。
その結果、量子伝達の性能は、励起子の寿命と量子ドットの微細構造分裂の間の積に非常に影響していることがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: One of the main requirements to achieve reliable quantum communications are on-demand sources of highly entangled photon pairs, and semiconductor quantum dots have emerged as prominent candidates to satisfy the necessary conditions of brightness and entanglement fidelity. However, in most cases the biexciton-exciton-vacuum cascade produces a pair of maximally polarization-entangled photons with a dephasing, due to a non-negligible exciton fine structure splitting in the emitting nanostructure. This work focuses on the performance of the E91 quantum key distribution protocol under the variation of two elements: first, the phase in the input state when the protocol is implemented using entangled photons generated via the radiative cascade, and second, the relative directions of the polarization analyzers. We use a quantum computational approach by means of the IBM's API Qiskit to simulate the optical implementation of the studied cryptographic protocol and thus to validate analytical expressions derived for the secret key rate and the Bell's parameter. Our results show that the performance of the quantum transmission is highly impacted by the product between the exciton lifetime and the quantum dot's fine structure splitting and that such an impact may be modulated through the orientation of the polarizers. Under some specific conditions, the studied E91 protocol is shown to turn into the BBM92 protocol, to which the results can be extended. These findings provide important insight for the scalable implementation of quantum key distribution protocols with realistic entanglement sources. Furthermore, this study constitutes an illustrative example of how quantum computation can be used as a tool for simulating physical processes whose experimental realization can be substituted by short algorithms run on quantum software.
- Abstract（参考訳）: 信頼性の高い量子通信を実現するための主要な要件の1つは、高度に絡み合った光子対のオンデマンドソースであり、半導体量子ドットは、明るさと絡み合いの忠実性の必要な条件を満たすために顕著な候補として現れている。
しかし、ほとんどの場合、バイエクシトン-エクシトン-真空カスケードは、発光ナノ構造に分裂する非無視のエクシトン微細構造のため、最大偏光束を持つ一対の光子を生成する。
本研究は、E91量子鍵分布プロトコルの性能を2つの要素のバリエーションで比較した。第1に、放射カスケードを介して発生した絡み合った光子を用いてプロトコルが実装された際の入力状態の位相、第2に、偏光解析器の相対方向である。
我々は、IBMのAPI Qiskitを用いた量子計算手法を用いて、研究された暗号プロトコルの光学的実装をシミュレートし、秘密鍵レートとベルのパラメータから導出される解析的表現を検証する。
以上の結果から, 量子伝達の性能は, 励起子寿命と量子ドットの微細構造分裂の間に生じる生成物に大きく影響し, 偏光子の配向によってその影響を変調できることが示唆された。
特定の条件下では、研究されたE91プロトコルがBBM92プロトコルに変換され、その結果が拡張される。
これらの知見は、現実的な絡み合い源を持つ量子鍵分布プロトコルのスケーラブルな実装に重要な洞察を与える。
さらに,本研究では,量子ソフトウェア上でのショートアルゴリズムによって実験的実現を代用できる物理過程のシミュレーションツールとして,量子計算をどのように利用できるかを示す。
関連論文リスト
- Heralded High-Dimensional Photon-Photon Quantum Gate [4.602787223342753]
2つの個々の光子間の量子ゲートを実現するための大きな障害は、線形媒体における光子間の直接相互作用の制限である。
任意の次元の2つのフォトニック量子ビットに対して、制御位相フリップ(CPF)ゲートのエンタングルゲートを実現するためのプロトコルを提案する。
我々は,少なくとも13個の2量子エンタングゲートを必要とする4次元のqudit-qudit CPFゲートを実現することにより,このプロトコルを実験的に実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-23T10:00:12Z) - On-chip quantum interference between independent lithium niobate-on-insulator photon-pair sources [35.310629519009204]
リチウムニオブ−オン絶縁体(LNOI)集積フォトニック回路は、2光子パス絡み状態を生成し、量子干渉のためのプログラム可能な干渉計を生成する。
我々は、$sim2.3times108$ pairs/s/mWの明るさで絡み合った光子を生成し、9,6.8pm3.6%の可視性で量子干渉実験を行う。
本研究は, ボソンサンプリングや量子通信などの応用において, 効率的な光子対生成やプログラム可能な回路を含む, 大規模集積量子フォトニクスへの道を提供するものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-04-12T10:24:43Z) - Controlling the Photon Number Coherence of Solid-state Quantum Light
Sources for Quantum Cryptography [0.0]
量子通信ネットワークは、単一光子を用いた量子鍵分布(QKD)を含む量子暗号プロトコルに依存している。
QKDプロトコルのセキュリティに関する重要な要素は、光子数コヒーレンス(PNC)である。
我々は、刺激パルスと組み合わせた量子ドットの2光子励起を利用して、高純度かつ不明瞭なオンデマンド単一光子を生成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-31T16:46:00Z) - Scalable deterministic integration of two quantum dots into an on-chip
quantum circuit [2.6542279914590465]
決定論的に集積された量子エミッタを持つ集積量子フォトニック回路(IQPC)は、スケーラブルな量子情報アプリケーションにとって重要な要素である。
本稿では,2x2マルチモード干渉ビームスプリッタの入力ポートにおけるナノビームキャビティに,予め選択された2つの量子ドットからなるモノリシックプロトタイプIQPCについて報告する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-29T11:04:53Z) - Experimental Multi-state Quantum Discrimination in the Frequency Domain
with Quantum Dot Light [40.96261204117952]
本研究では,8つの非直交状態間で最適な識別を行うために,時間多重化戦略を用いたプロトコルの実験的実現について述べる。
この実験は、カスタム設計のバルク光学分析装置と、ほぼ決定論的ソリッドステートソースによって生成される単一光子の上に構築された。
我々の研究は、より複雑な応用の道を切り開いて、高次元量子符号化および復号化操作への新しいアプローチを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-17T12:59:09Z) - Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。
本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z) - Entanglement catalysis for quantum states and noisy channels [41.94295877935867]
量子通信における絡み合いの性質とその役割について検討する。
バイパルタイト純状態間の変換については、普遍触媒の存在を証明している。
さらに、ノイズの多い量子チャネルを介して確立できる一重項の数を推定する方法も開発している。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-10T18:36:25Z) - Interactive Protocols for Classically-Verifiable Quantum Advantage [46.093185827838035]
証明者と検証者の間の「相互作用」は、検証可能性と実装のギャップを埋めることができる。
イオントラップ量子コンピュータを用いた対話型量子アドバンストプロトコルの最初の実装を実演する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-09T19:00:00Z) - Statistical limits for quantum networks with semiconductor entangled
photon sources [1.44854099261305]
一般的に用いられるビエクシトン・エクシトンカスケードからの偏光束縛光子源との絡み合わせの統計的制限について検討する。
我々は、エクシトン微細構造をチューニングする必要性を強調し、量子ドットにおけるフォトニックエンタングルメントのしばしば観測される時間進化が、大きな量子ネットワークには適用できない理由を説明する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-14T14:57:50Z) - Quantum Phases of Matter on a 256-Atom Programmable Quantum Simulator [41.74498230885008]
決定論的に作成された中性原子の2次元配列に基づくプログラマブル量子シミュレータを実証する。
我々は高忠実度反強磁性状態の生成と特徴付けによりシステムをベンチマークする。
次に、相互作用とコヒーレントレーザー励起の間の相互作用から生じるいくつかの新しい量子相を作成し、研究する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-22T19:00:04Z) - Entanglement transfer, accumulation and retrieval via quantum-walk-based
qubit-qudit dynamics [50.591267188664666]
高次元システムにおける量子相関の生成と制御は、現在の量子技術の展望において大きな課題である。
本稿では,量子ウォークに基づく移動・蓄積機構により,$d$次元システムの絡み合った状態が得られるプロトコルを提案する。
特に、情報を軌道角運動量と単一光子の偏光度にエンコードするフォトニック実装について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-14T14:33:34Z) - Quantum key distribution with entangled photons generated on-demand by a
quantum dot [0.0]
エンタングルメントベースのプロトコルは、追加のセキュリティ層を提供し、量子リピータで好意的にスケールする。
2つの量子チャネルアプローチによるEkert量子鍵分配プロトコルを実験的に実証した。
我々のフィールドスタディは、量子ドットの絡み合った光子源が実験以上の実験を行う準備ができていることを強調している。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-24T18:21:19Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。