論文の概要: Multi-user QKD using quotient graph states derived from continuous-variable dual-rail cluster states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.14317v1
• Date: Wed, 18 Dec 2024 20:35:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-20 13:30:56.811049
• Title: Multi-user QKD using quotient graph states derived from continuous-variable dual-rail cluster states
• Title（参考訳）: 連続可変デュアルレールクラスタ状態からの商グラフ状態を用いたマルチユーザQKD
• Authors: Akash nag Oruganti,
• Abstract要約: マルチパーティの絡み合った状態は、マルチユーザ量子暗号タスクの基本的なリソースである。 本稿では,CVデュアルレールクラスタ状態を用いて3つのユーザ会議鍵を生成する新しいプロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Multipartite entangled states are fundamental resources for multi-user quantum cryptographic tasks. Despite significant advancements in generating large-scale continuous-variable (CV) cluster states, particularly the dual-rail cluster state because of its utility in measurement-based quantum computation, its application in quantum cryptography has remained largely unexplored. In this paper, we introduce a novel protocol for generating three user conference keys using a CV dual-rail cluster state. We develop the concept of a quotient graph state by applying a node coloring scheme to the infinite dual-rail graph, resulting in a six-mode pure graph state suitable for cryptographic applications. Our results demonstrate that the proposed protocol achieves performance close to that of GHZ-based protocols for quantum conference key agreement (QCKA), with GHZ states performing slightly better. However, a key advantage of our protocol lies in its ability to generate bipartite keys post-QCKA, a feature not achievable with GHZ states. Additionally, compared to a downstream access network using two-mode squeezed vacuum states, our protocol achieves superior performance in generating bipartite keys. Furthermore, we extend our analysis to the finite-size regime and consider the impact of using impure squeezed states for generating the multipartite entangled states, reflecting experimental imperfections. Our findings indicate that even with finite resources and non-ideal state preparation, the proposed protocol maintains its advantages. We also introduce a more accurate method to estimate the capacity of a protocol to generate bipartite keys in a quantum network.
• Abstract（参考訳）: マルチパーティの絡み合った状態は、マルチユーザ量子暗号タスクの基本的なリソースである。 大規模連続可変(CV)クラスタ状態の生成において大きな進歩があったが、特に二重レールクラスタ状態は、測定ベースの量子計算に有用であることから、量子暗号へのその応用は研究されていない。 本稿では,CVデュアルレールクラスタ状態を用いて3つのユーザ会議鍵を生成する新しいプロトコルを提案する。 本研究では, ノードカラー化方式を無限双線グラフに適用することにより, 暗号処理に適した6モード純グラフ状態を実現することで, 商グラフ状態の概念を発展させる。 その結果,提案プロトコルは量子会議鍵契約(QCKA)のためのGHZベースのプロトコルに近い性能を実現し,GHZ状態は若干改善された。 しかし、我々のプロトコルの重要な利点は、QCKA以降に二部鍵を生成する能力にある。 さらに,2モード圧縮真空状態を用いた下流アクセスネットワークと比較して,両部鍵の生成性能が向上した。 さらに、我々は解析を有限サイズ体制に拡張し、不純な圧縮状態を用いて多部交絡状態を生成することの影響を実験的不完全性を反映して検討する。 提案プロトコルは,資源が有限で非理想的でも,その利点を維持できることを示す。 また、量子ネットワークにおいて二部鍵を生成するプロトコルのキャパシティを推定するより正確な手法も導入する。

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