論文の概要: Composable Finite-Size Security of High-Dimensional Quantum Key Distribution Protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.03874v1
• Date: Tue, 06 May 2025 18:00:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-08 19:07:35.886433
• Title: Composable Finite-Size Security of High-Dimensional Quantum Key Distribution Protocols
• Title（参考訳）: 高次元量子鍵分配プロトコルの構成可能な有限サイズセキュリティ
• Authors: Florian Kanitschar, Marcus Huber,
• Abstract要約: 本稿では,一般的なHD QKDプロトコルに対する集合的およびコヒーレントな攻撃に対して,構成可能な有限サイズセキュリティ証明を提案する。 また、期待されるキーレートを大幅に高める、実用的な可変長セキュリティ引数も提供します。
• 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: Practical implementations of Quantum Key Distribution (QKD) extending beyond urban areas commonly use satellite links. However, the transmission of quantum states through the Earth's atmosphere is highly susceptible to noise, restricting its application primarily to nighttime. High-dimensional (HD) QKD offers a promising solution to this limitation by employing high-dimensionally entangled quantum states. Although experimental platforms for HD QKD exist, previous security analyses were limited to the asymptotic regime and have either relied on impractical measurements or employed computationally demanding convex optimization tasks restricting the security analysis to low dimensions. In this work, we bridge this gap by presenting a composable finite-size security proof against both collective and coherent attacks for a general HD QKD protocol that utilizes only experimentally accessible measurements. In addition to the conventional, yet impractical `one-shot' key rates, we also provide a practical variable-length security argument that yields significantly higher expected key rates. This approach is particularly crucial for rapidly changing and turbulent atmospheric conditions, as encountered for free-space and satellite-based QKD platforms.
• Abstract（参考訳）: 都市域を超えて広がる量子鍵分布(QKD)の実践的実装は、一般的に衛星リンクを使用する。 しかし、地球の大気中の量子状態の伝達はノイズの影響を受けやすく、主に夜間にしか適用できない。 高次元(HD) QKDは、高次元の絡み合った量子状態を利用することで、この制限に対する有望な解決策を提供する。 HD QKDのための実験的なプラットフォームは存在するが、以前のセキュリティ分析は漸近的なシステムに限られており、非現実的な測定に依存するか、低次元のセキュリティ分析を制限する凸最適化タスクを計算的に要求している。 本研究では,実験的にアクセス可能な測定値のみを利用する一般的なHD QKDプロトコルに対して,集合的およびコヒーレントな攻撃に対して,構成可能な有限サイズセキュリティ証明を提供することにより,このギャップを埋める。 従来の「ワンショット」キーレートに加えて、予測されるキーレートを大幅に高める実用的な可変長セキュリティ引数も提供します。 このアプローチは、自由空間と衛星ベースのQKDプラットフォームで見られるように、急速に変化する大気条件に対して特に重要である。

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