論文の概要: Device-Independent Ternary Quantum Key Distribution Protocol Based on the Impossible Colouring Game

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.15599v1
• Date: Wed, 21 May 2025 14:52:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-22 15:42:59.711205
• Title: Device-Independent Ternary Quantum Key Distribution Protocol Based on the Impossible Colouring Game
• Title（参考訳）: 不合理な色ゲームに基づくデバイス非依存な3次量子鍵分配プロトコル
• Authors: Aniket Basak, Rajeet Ghosh, Rohit Sarma Sarkar, Chandan Goswami, Avishek Adhikari,
• Abstract要約: TDIQKDプロトコルは、Impossible Colouring pseudo-telepathyゲームに基づくプロトコルである。 最大絡み合ったクォート状態を使用して、遠くのパーティ間で安全なキー生成を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.59374762912328
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: We propose a Ternary Device-Independent Quantum Key Distribution (TDIQKD) protocol based on the two-party Impossible Colouring pseudo-telepathy game, using maximally entangled qutrit states to enable secure key generation between distant parties. The protocol makes use of contextuality from the Kochen-Specker theorem, providing a quantum advantage in a task that is classically unachievable, and eliminates reliance on assumptions about the internal workings of quantum devices. A specially designed qutrit quantum circuit is employed for state preparation, and security is rigorously analyzed through a composable framework using smooth minimum entropy, von Neumann entropy, and Shannon entropy. The protocol achieves optimal key rate in the ideal case and maintains security under significant noise, with a finite-key analysis supporting practical deployment. The protocol is secure within an adequate security framework and demonstrates a higher key generation rate compared to standard QKD protocols, emphasizing the potential of high-dimensional quantum systems for secure communication.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,最大絡み合わされたクォート状態を用いて,2点のImpossible Colouring擬似テレパシーゲームに基づく第3次デバイス独立量子鍵分配(TDIQKD)プロトコルを提案する。 このプロトコルはKochen-Speckerの定理から文脈性を利用しており、古典的に達成不可能なタスクにおいて量子的優位性を提供し、量子デバイスの内部動作に関する仮定に依存することを排除している。 状態準備のために特別に設計された量子回路を使用し、スムーズな最小エントロピー、フォン・ノイマンエントロピー、シャノンエントロピーを用いた構成可能なフレームワークを通じてセキュリティを厳格に分析する。 このプロトコルは理想的な場合において最適な鍵レートを達成し、実用的な配置をサポートする有限鍵解析を用いて、大きなノイズの下でセキュリティを維持する。 このプロトコルは適切なセキュリティフレームワーク内でセキュアであり、標準的なQKDプロトコルよりも高い鍵生成率を示し、セキュアな通信のための高次元量子システムの可能性を強調している。

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