論文の概要: Efficient Reconciliation of Continuous Variable Quantum Key Distribution with Multiplicatively Repeated Non-Binary LDPC Codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.11009v1
• Date: Sun, 19 Jan 2025 10:56:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 14:20:03.688591
• Title: Efficient Reconciliation of Continuous Variable Quantum Key Distribution with Multiplicatively Repeated Non-Binary LDPC Codes
• Title（参考訳）: 多重繰り返し非二項LDPC符号を用いた連続可変量子鍵分布の効率的な再構成
• Authors: Jesus Martinez-Mateo, David Elkouss,
• Abstract要約: 単一のコードを持つ非常に単純なコーディングソリューションは、あらゆるノイズレベルのキーを抽出するのに十分であることを示す。 単一モード光ファイバーの標準損失を仮定して、ゼロでない鍵を192kmまで蒸留できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Continuous variable quantum key distribution bears the promise of simple quantum key distribution directly compatible with commercial off the shelf equipment. However, for a long time its performance was hindered by the absence of good classical postprocessing capable of distilling secret-keys in the noisy regime. Advanced coding solutions in the past years have partially addressed this problem enabling record transmission distances of up to 165 km, and 206 km over ultra-low loss fiber. In this paper, we show that a very simple coding solution with a single code is sufficient to extract keys at all noise levels. This solution has performance competitive with prior results for all levels of noise, and we show that non-zero keys can be distilled up to a record distance of 192 km assuming the standard loss of a single-mode optical fiber, and 240 km over ultra-low loss fibers. Low-rate codes are constructed using multiplicatively repeated non-binary low-density parity-check codes over a finite field of characteristic two. This construction only makes use of a (2,k)-regular non-binary low-density parity-check code as mother code, such that code design is in fact not required, thus trivializing the code construction procedure. The construction is also inherently rate-adaptive thereby allowing to easily create codes of any rate. Rate-adaptive codes are of special interest for the efficient reconciliation of errors over time or arbitrary varying channels, as is the case with quantum key distribution. In short, these codes are highly efficient when reconciling errors over a very noisy communication channel, and perform well even for short block-length codes. Finally, the proposed solution is known to be easily amenable to hardware implementations, thus addressing also the requirements for practical reconciliation in continuous variable quantum key distribution.
• Abstract（参考訳）: 連続可変量子鍵分布は、市販オフセルフ機器と直接互換性のある単純な量子鍵分布を約束する。 しかし、長い間、ノイズの多い体制で秘密鍵を蒸留できる優れた古典的な後処理が欠如していたため、そのパフォーマンスは妨げられた。 過去数年間の高度な符号化ソリューションはこの問題に部分的に取り組んでおり、記録伝送距離は165 km、超低損失ファイバ上では206 kmである。 本稿では,1つの符号を持つ非常に単純な符号化解が,すべての雑音レベルにおける鍵抽出に十分であることを示す。 その結果, 単一モード光ファイバーの標準損失を仮定して, 非ゼロ鍵を192km, 超低損失ファイバ上で240kmまで蒸留できることが判明した。 低レート符号は、特性2の有限体上の2つの非二項低密度パリティチェック符号を乗算して構成する。 この構造は (2,k) 正規の非バイナリの低密度パリティチェックコードを母コードとしてのみ使用し、コード設計は実際には不要であるので、コード構築手順を自明にする。 この構造は本質的にレート順応性があり、任意のレートのコードを簡単に作成できる。 レート適応符号は、量子鍵分布の場合と同様に、時間や任意の異なるチャネルでのエラーの効率的な調整に特に関心がある。 要するに、これらのコードは、非常にノイズの多い通信チャネル上でエラーを調合するときに非常に効率的であり、短いブロック長のコードでもうまく機能する。 最後に,提案手法はハードウェア実装に容易に適用可能であることが知られており,連続変数量子鍵分布における現実的な整合性の要件にも対処する。

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