論文の概要: Design and Experimental Realization of Various Protocols for Secure Quantum Computation and Communication
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.09532v1
- Date: Sun, 13 Jul 2025 08:23:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-15 18:48:23.458734
- Title: Design and Experimental Realization of Various Protocols for Secure Quantum Computation and Communication
- Title（参考訳）: セキュアな量子計算・通信のための各種プロトコルの設計と実験的実現
- Authors: Satish Kumar,
- Abstract要約: 量子計算と通信のための新しいスキームのセットは、設計または実験的に実現されている。
量子匿名投票(QAV)方式はIBMの量子コンピュータで実験的に実装されている。
2つの量子鍵分布プロトコル、コヒーレントワンウェイ(COW)と微分位相シフト(DPS)を実験的に示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.06682776181122
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A set of new schemes for quantum computation and communication have been either designed or experimentally realized using optimal quantum resources. A multi-output quantum teleportation scheme, where a sender (Alice) teleports an m and m+1-qubit GHZ-like unknown state to a receiver (Bob), has been demonstrated using two copies of the Bell state instead of a five-qubit cluster state and implemented on IBM's quantum computer for the m=1 case. Another scheme, known as quantum broadcasting where a known state is sent to two spatially separated parties (Bob and Charlie) has also been realized using two Bell states. It is shown that existing quantum broadcasting schemes can be reduced to multiparty remote state preparation. After achieving teleportation of unknown and known states, sending a quantum operator becomes the next step. A scheme for remote implementation of operators (RIO), specifically a controlled joint-RIO (CJRIO), has been proposed using a four-qubit hyper-entangled state involving spatial and polarization degrees of freedom. In this direction, two more variants, remote implementation of hidden and partially unknown operators (RIHO and RIPUO) have also been proposed. Their success probabilities are analyzed considering dissipation of an auxiliary coherent state interacting with the environment. For secure multiparty tasks like quantum voting or auction, secure multiparty quantum computation (SMQC) becomes essential. A quantum anonymous voting (QAV) scheme has been experimentally implemented on IBM's quantum computer. Finally, two quantum key distribution (QKD) protocols, coherent one-way (COW) and differential phase shift (DPS), are experimentally demonstrated and the key rates are analyzed as functions of post-processing parameters and detector dead times across various distances.
- Abstract（参考訳）: 量子計算と通信のための新しいスキームのセットは、最適な量子資源を用いて設計または実験的に実現されている。
送信機(Alice)がmおよびm+1-qubit GHZのような未知の状態を受信機(Bob)にテレポートする多出力量子テレポーテーションスキームは、5キュービットのクラスタ状態ではなくベル状態の2つのコピーを用いて実証され、m=1の場合にIBMの量子コンピュータに実装されている。
量子ブロードキャスティング(quantum broadcast)と呼ばれる別のスキームでは、既知の状態が2つの空間的に分離されたパーティ(ボブとチャーリー)に送信され、2つのベル状態を使用して実現されている。
既存の量子放送方式をマルチパーティ遠隔操作に還元できることが示されている。
未知の状態と既知の状態のテレポーテーションを達成すると、量子演算子を送ることが次のステップとなる。
操作子(RIO)の遠隔実装方式,特に制御継手RIO(CJRIO)は,空間的・分極的自由度を含む4量子超絡み合った状態を用いて提案されている。
この方向では、隠蔽演算子と部分未知演算子(RIHOとRIPUO)のリモート実装という2つの変種も提案されている。
その成功確率は、環境と相互作用する補助的コヒーレント状態の散逸を考慮した分析を行う。
量子投票やオークションのようなセキュアなマルチパーティタスクには、セキュアなマルチパーティ量子計算(SMQC)が不可欠である。
量子匿名投票(QAV)方式はIBMの量子コンピュータで実験的に実装されている。
最後に、コヒーレント・ワンウェイ(COW)とディファレンシャル・フェーズ・シフト(DPS)という2つの量子鍵分布(QKD)プロトコルを実験的に実証し、キーレートを後処理パラメータの関数として分析し、様々な距離にわたってデッドタイムを検出する。
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