論文の概要: Approaching the Key Rate Limit in Continuous-Variable Quantum Key Distribution Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.04462v1
- Date: Sun, 06 Jul 2025 16:56:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-08 15:46:35.196118
- Title: Approaching the Key Rate Limit in Continuous-Variable Quantum Key Distribution Network
- Title（参考訳）: 連続可変量子鍵分配ネットワークにおける鍵レート限界へのアプローチ
- Authors: Yiming Bian, Yichen Zhang, Song Yu, Zhengyu Li, Hong Guo,
- Abstract要約: 量子鍵分布ネットワークは、量子物理学の原理を活用して、一対のユーザが独立した秘密鍵を生成することを可能にする。
マルチユーザ・セキュリティ・フレームワークを導入し、汎用的で包括的なエンドツーエンド・キーレート・フォーミュラを提供する。
本稿では,100km以内の実践的展開において,理論上上限を達成できるマルチユーザプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.83623767032965
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A quantum key distribution network enables pairs of users to generate independent secret keys by leveraging the principles of quantum physics. For end-to-end secure communication, a user pair's secret key must remain secure against any third parties, including both external eavesdroppers and other network users. However, isolating a given user pair from the remaining users while maintaining a high key rate is challenging when all users are intrinsically coupled and correlated, particularly in continuous-variable networks. This results in either a low key rate, or incomplete end-to-end security. Here, we introduce a multi-user security framework, offering a general and comprehensive end-to-end key rate formula, against the collaboration of the other network users and eavesdropper. Building on this framework, we propose a multi-user protocol that achieves the theoretical upper limit in all practical deployments within a 100 km range. Applied to a three-node network, it achieves an Mbps-level per-user key rate and an overall network key rate reaching 90\% of the upper limit. The proposed solution supports scalable implementations using telecom-compatible components, while the method for obtaining the accessible information in the network is broadly applicable and can be extended to various multipartite quantum information systems.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布ネットワークは、量子物理学の原理を活用して、一対のユーザが独立した秘密鍵を生成することを可能にする。
エンドツーエンドのセキュアな通信では、ユーザペアの秘密鍵は外部の盗聴者や他のネットワークユーザを含むすべてのサードパーティに対して安全でなければならない。
しかし、特に連続変数ネットワークにおいて、すべてのユーザが本質的に結合され、相関関係にある場合、高いキーレートを維持しながら、与えられたユーザペアを残りのユーザから分離することは困難である。
その結果、キーレートが低いか、エンドツーエンドのセキュリティが不完全になる。
本稿では,他のネットワークユーザとeavesdropperのコラボレーションに対して,汎用的で包括的なエンドツーエンドのキーレート公式を提供するマルチユーザセキュリティフレームワークを紹介する。
本稿では,100km以内の実践的展開において,理論上上限を達成できるマルチユーザプロトコルを提案する。
3ノードネットワークに適用すると、ユーザ毎のMbpsレベルのキーレートと、ネットワーク全体のキーレートが上限の90%に達する。
提案手法は,テレコム互換コンポーネントを用いたスケーラブルな実装をサポートし,ネットワーク上でアクセス可能な情報を取得する方法は広く適用可能であり,多部量子情報システムにも拡張可能である。
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