論文の概要: Fully passive reference frame independent quantum key distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15528v1
- Date: Tue, 22 Apr 2025 02:08:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-01 00:45:20.537419
- Title: Fully passive reference frame independent quantum key distribution
- Title（参考訳）: 完全受動的参照フレーム独立量子鍵分布
- Authors: Jia-Wei Ying, Shi-Pu Gu, Xing-Fu Wang, Lan Zhou, Yu-Bo Sheng,
- Abstract要約: 能動変調を完全に回避する完全受動RFIQKDプロトコルを提案する。
我々は、完全受動的情報源によって生成される量子状態の完全利用により、完全受動的プロトコルのセキュアな鍵レートを高める。
我々のプロトコルは、実用的なQKDシステムの開発に貢献できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3398445165628465
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Reference-frame-independent quantum key distribution (RFI QKD) significantly alleviates alignment requirements for reference frame in practical quantum communication systems. While the original protocol requires Alice to prepare six quantum states in $Z$, $X$, and $Y$ bases, its reliance on active modulation introduces inherent side-channel vulnerabilities from device imperfections. We address this security limitation by integrating a fully passive source into the RFI framework. In this paper, we propose a fully passive RFI QKD protocol. Our protocol avoids active modulation entirely, suppressing side-channel risks through passive quantum state generation. Moreover, by making full utilization of the quantum states generated by the fully passive source, we enhance the secure key rate of fully passive protocol. We establish a system model to analyze the performance of the protocol. Through the optimization of post-selection intervals and intensities, we obtain the maximum secure key transmission rate of the protocol. Under ideal circumstances, the secure key transmission rate of our protocol can reach more than 50% of that of the ideal QKD. Under practical conditions, we have considered the finite-length effect. When pulse number generated by the source reaches $10^{12}$, the maximum communication distances of the protocol can reach 167 km and 136 km with a reference frame misalignment of $0 $ and $45^{\circ} $ respectively. We believe that our protocol can contribute to the development of practical QKD systems.
- Abstract（参考訳）: 参照フレーム独立量子鍵分布(RFI QKD)は、実用的な量子通信システムにおける参照フレームのアライメント要求を著しく緩和する。
元のプロトコルでは、Aliceは6つの量子状態を$Z$、$X$、$Y$ベースで準備する必要があるが、アクティブな変調への依存はデバイス不完全性から固有のサイドチャネル脆弱性をもたらす。
我々は、完全な受動的ソースをRFIフレームワークに統合することで、このセキュリティ制限に対処する。
本稿では、完全にパッシブなRFI QKDプロトコルを提案する。
本プロトコルは、能動変調を完全に回避し、受動量子状態生成によるサイドチャネルリスクを抑制する。
さらに、完全受動的ソースが生成する量子状態の完全利用により、完全受動的プロトコルのセキュアな鍵レートを高める。
プロトコルの性能を解析するシステムモデルを構築した。
選択後間隔と強度の最適化により、プロトコルの最大キー送信率を得る。
理想的な状況下では、我々のプロトコルのセキュアな鍵伝送速度は、理想的なQKDの50%以上に達する。
現実的な条件下では、有限長効果を考慮に入れた。
ソースが生成したパルス番号が10^{12}$に達すると、プロトコルの最大通信距離は167 km と 136 km となり、参照フレームのアライメントはそれぞれ$0 と$45^{\circ}$となる。
我々は,本プロトコルがQKDシステムの開発に寄与すると考えている。
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