論文の概要: Detector noise in continuous-variable quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.20441v2
• Date: Sun, 17 Aug 2025 14:22:44 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-19 14:49:09.984209
• Title: Detector noise in continuous-variable quantum key distribution
• Title（参考訳）: 連続可変量子鍵分布における検出器ノイズ
• Authors: Shihong Pan, Dimitri Monokandylos, Bing Qi,
• Abstract要約: 検出器ノイズは、量子鍵分布システムの性能を決定する上で重要な要素である。 光コヒーレント検出を用いた連続可変(CV)QKDにおいて、広く採用されているテキストトラスト検出ノイズモデルは秘密鍵レートと送信距離の両方を改善する。 本稿では,第一仮定のみに依存するCV-QKDのためのテクスタイト校正型検出器ノイズモデルを提案する。
• 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: Detector noise is a critical factor in determining the performance of a quantum key distribution (QKD) system. In continuous-variable (CV) QKD with optical coherent detection, the widely adopted \textit{trusted detector noise} model improves both the secret key rate and transmission distance. This model assumes that detector noise is inherently random and inaccessible to an adversary. Its validity depends on two key assumptions: (1) the detector can be accurately calibrated by the legitimate user and remains isolated from the adversary, and (2) the detector noise is truly random from the adversary's perspective. While substantial research has focused on strengthening the first assumption, the second is far more difficult to justify. Indeed, in quantum random number generation using optical homodyne detection, detector noise is often treated as ``untrusted'' and unsuitable for generating true randomness. In this paper, we introduce a \textit{calibrated detector noise} model for CV-QKD, which relies solely on the first assumption. Specifically, our model applies even when detector noise is predictable to the adversary. We analyze the electrical noise of a commercial balanced photoreceiver and perform numerical simulations to compare different noise models. Our results show that when the detector noise variance is an order of magnitude below the vacuum noise, the proposed model achieves a secret key rate comparable to that of the trusted detector noise model, while eliminating the questionable assumption of ``truly random'' detector noise.
• Abstract（参考訳）: 検出器ノイズは量子鍵分布(QKD)システムの性能を決定する重要な要因である。 光コヒーレント検出を用いた連続可変(CV)QKDでは、広く採用されている \textit{trusted detector noise} モデルは秘密鍵レートと送信距離の両方を改善する。 このモデルは、検出器ノイズは本質的にランダムであり、敵に近づかないと仮定する。 その妥当性は、2つの重要な仮定に依存する:(1) 検出器は正反対のユーザによって正確に校正され、敵から分離されたままであり、(2) 検出器ノイズは敵の視点から真にランダムである。 本格的な研究は第一の仮定を強化することに重点を置いているが、第二の仮定を正当化するのははるかに困難である。 実際、光ホモダイン検出を用いた量子乱数生成では、検出器ノイズは ''untrusted'' として扱われることが多く、真のランダム性を生成するには不適である。 本稿では,第一の仮定のみに依存するCV-QKDに対するtextit{calibrated detector noise}モデルを提案する。 具体的には,検出ノイズが敵に予測可能である場合でも,本モデルを適用する。 本研究では,商用光受信機の電気ノイズを分析し,異なるノイズモデルを比較する数値シミュレーションを行う。 提案手法は, 真空雑音の次数以下である場合, 信頼検出ノイズモデルに匹敵する秘密鍵レートを達成し, 疑わしい「真ランダム」検出ノイズの仮定を排除した。

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