論文の概要: Efficient hyperentanglement-based quantum secret sharing protocol
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.20216v1
- Date: Wed, 26 Mar 2025 04:19:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-27 16:25:01.663423
- Title: Efficient hyperentanglement-based quantum secret sharing protocol
- Title（参考訳）: 効率的な超絡み合いに基づく量子秘密共有プロトコル
- Authors: Cheng Zhang, Fu-Le Hao, Shi-Pu Gu, Xing-Fu Wang, Lan Zhou, Yu-Bo Sheng,
- Abstract要約: 既存の量子秘密共有プロトコルは、基底選択とマッチングを必要とする。
基底選択を伴わない効率的な超絡み合い型QSSプロトコルを提案する。
我々のプロトコルは将来の量子通信ネットワークに潜在的に応用できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.47040509334904
- License:
- Abstract: Quantum secret sharing (QSS) is a typical multipartite cryptographic primitive, which is an important part of quantum communication network. Existing QSS protocols generally require basis selection and matching, which would increase the quantum resource consumption and classical communication round, and also face weak random security vulnerabilities. We propose an efficient hyperentanglement-based QSS protocol without the basis selection, in which the dealer and partners share a polarization-momentum hyperentangled Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state and encode keys in the polarization degree of freedom (DOF). The dealer decodes the transmitted keys relying on the nonlocal hyperentanglement-assisted polarization GHZ state analysis. Our QSS protocol is unconditionally secure in theory. We develop simulation method to estimate its performance in practical environment. Compared with the QSS based on the GHZ state, our protocol has several advantages. First, it does not require basis selection and can completely distinguish eight polarization GHZ states, which can improve the utilization rate of entanglement resources to 100$\%$ and increase the key generation rate by an order of magnitude. Second, it only requires one round of classical communication, and thus can reduce key generation time by 69.4$\%$. Third, it can eliminate the weak random security vulnerabilities associated with the basis selection. Finally, our protocol only uses linear optical elements, which makes it practically feasible. Our QSS protocol has potential application in future quantum communication network.
- Abstract（参考訳）: 量子秘密共有(QSS)は、量子通信ネットワークの重要な部分である、典型的なマルチパーティライト暗号プリミティブである。
既存のQSSプロトコルは、一般に、基本選択とマッチングを必要とするため、量子リソース消費と古典的な通信ラウンドが増加し、また、弱いランダムなセキュリティ脆弱性に直面している。
提案手法は,グリーンバーガー・ホーネ・ザイリンガー状態(GHZ)を共有し,鍵を自由度(DOF)で符号化する。
ディーラーは、非局所的ハイパーエンタングルメント支援偏光GHZ状態解析に依存する送信鍵を復号する。
我々のQSSプロトコルは理論上無条件で安全である。
実環境下での性能を推定するシミュレーション手法を開発した。
GHZ状態に基づくQSSと比較して、我々のプロトコルにはいくつかの利点がある。
まず、8つの極性化GHZ状態を完全に区別し、絡み合い資源の利用率を100$\%$に改善し、キー生成率を桁違いに向上させることができる。
第二に、1ラウンドの古典的通信しか必要とせず、キー生成時間を69.4$\%$に短縮することができる。
第三に、ベース選択に伴う弱いランダムなセキュリティ脆弱性を排除できる。
最後に,本プロトコルでは線形光学素子のみを用いており,実際に実現可能である。
我々のQSSプロトコルは将来の量子通信ネットワークに潜在的な応用がある。
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