論文の概要: Surpassing the loss-noise robustness trade-off in quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.08694v1
• Date: Wed, 11 Dec 2024 19:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-13 15:57:55.95011
• Title: Surpassing the loss-noise robustness trade-off in quantum key distribution
• Title（参考訳）: 量子鍵分布における損失雑音のロバスト性トレードオフを克服する
• Authors: Hannah Seabrook, Emilien Lavie, Teodor Strömberg, Matthew P. Stafford, Giulia Rubino,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、秘密鍵を共有する理論的に安全な方法を提供する。 従来のQKDプロトコルは広範なノイズ補償を必要とする。 代替プロトコルは、雑音耐性状態の論理量子ビットを符号化する。
• 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: Quantum key distribution (QKD) offers a theoretically secure method to share secret keys, yet practical implementations face challenges due to noise and loss over long-distance channels. Traditional QKD protocols require extensive noise compensation, hindering their industrial scalability and lowering the achievable key rates. Alternative protocols encode logical qubits in noise-resilient states, but at the cost of using many physical qubits, increasing susceptibility to loss and limiting transmission distance. In this work, we introduce a logical qubit encoding that uses antisymmetric Bell-states in the continuous photonic degrees of freedom, frequency and time. By leveraging the continuous space, we overcome this noise-loss robustness trade-off by minimising the number of photons per logical qubit, whilst optimising the encoding resilience over noise fluctuations. We analyse the security of our encoding and demonstrate its robustness compared to existing state-of-the-art protocols. This approach provides a path towards scalable, efficient QKD implementations under realistic noise conditions.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、秘密鍵を共有する理論的に安全な方法を提供するが、現実的な実装は長距離チャネルのノイズや損失による課題に直面している。 従来のQKDプロトコルは広範なノイズ補償を必要とし、産業的スケーラビリティを阻害し、達成可能なキーレートを下げる。 代替プロトコルは、ノイズ耐性のある状態において論理量子ビットを符号化するが、多くの物理量子ビットを使用するコストで、損失に対する感受性を高め、送信距離を制限する。 本研究では,非対称なベル状態を用いた論理量子符号化法を提案する。 連続空間を活用することで、ノイズ変動に対するエンコードレジリエンスを最適化しながら、論理量子ビット当たりの光子の数を最小化することで、このノイズロスロバスト性トレードオフを克服する。 我々は、既存の最先端プロトコルと比較して、エンコーディングのセキュリティを分析し、その堅牢性を実証する。 このアプローチは、現実的な雑音条件下でのスケーラブルで効率的なQKD実装への道筋を提供する。

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