論文の概要: A Three-Party Lightweight Quantum Key Distribution Protocol in a Restricted Quantum Environment
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.11188v1
- Date: Tue, 15 Jul 2025 10:45:00 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-16 19:46:03.083248
- Title: A Three-Party Lightweight Quantum Key Distribution Protocol in a Restricted Quantum Environment
- Title（参考訳）: 制限量子環境における3成分量子鍵分配プロトコル
- Authors: Mustapha Anis Younes, Sofia Zebboudj, Abdelhakim Gharbi,
- Abstract要約: 本研究では,4粒子クラスタ状態に基づく新しい軽量量子鍵分布(LQKD)プロトコルを提案する。
このプロトコルにより、量子能力のあるユーザーは、2つの「古典的な」ユーザーと2つの異なる秘密鍵を同時に設定できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: This study proposes a new lightweight quantum key distribution (LQKD) protocol based on the four-particle cluster state within a quantum-restricted environment. The protocol enables a quantum-capable user to simultaneously establish two separate secret keys with two "classical" users, who are limited to performing only the Hadamard operation and measurements in the $Z$ basis. By adopting a one-way qubit transmission approach, the proposed protocol addresses several limitations of existing semi-quantum key distribution (SQKD) schemes that rely on two-way or circular transmission methods: (1) it eliminates the need for classical participants to be equipped with costly quantum devices to defend against quantum Trojan horse attacks; (2) it reduces the qubit transmission distance; and (3) it achieves higher qubit efficiency. Consequently, the proposed three-party LQKD protocol is both more lightweight and practical than existing SQKD protocols. Furthermore, the security analysis shows that, in the ideal case, the protocol achieves the same level of security as fully quantum protocols. Finally, the study proves the unconditional security of the protocol in the non-ideal case, demonstrating a noise tolerance close to that of the BB84 protocol.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,量子制限環境における4粒子クラスター状態に基づく新しい軽量量子鍵分布(LQKD)プロトコルを提案する。
このプロトコルにより、量子能力のあるユーザーは、2つの秘密鍵を同時に2つの「古典的な」ユーザーと設定できる。
提案プロトコルは,一方的な量子ビット伝送方式を採用することにより,従来の半量子鍵分布(SQKD)方式の制約に対処する。(1)量子トロイの木馬攻撃に対抗するために,古典的参加者が高価な量子デバイスを装備する必要をなくし,(2)量子ビット伝送距離を低減し,(3)高い量子ビット効率を実現する。
その結果,提案プロトコルは既存のSQKDプロトコルよりも軽量かつ実用的であることがわかった。
さらに、セキュリティ分析では、理想的な場合、このプロトコルは完全な量子プロトコルと同じレベルのセキュリティを達成する。
最後に、BB84プロトコルに近い耐雑音性を実証し、非理想的な場合におけるプロトコルの無条件安全性を証明した。
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