論文の概要: Secure quantum key distribution against correlated leakage source

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.11251v1
• Date: Tue, 15 Jul 2025 12:23:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-16 19:46:03.105144
• Title: Secure quantum key distribution against correlated leakage source
• Title（参考訳）: 相関リーク源に対するセキュア量子鍵分布
• Authors: Jia-Xuan Li, Yang-Guang Shan, Rong Wang, Feng-Yu Lu, Zhen-Qiang Yin, Shuang Wang, Wei Chen, De-Yong He, Guang-Can Guo, Zheng-Fu Han,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学に基づく情報理論のセキュリティを提供する。 様々なソースの抜け穴の中で、送信パルス間の相関は重大なが未発見のセキュリティリスクを生じさせる。 相関の下でQKDのセキュリティ解析フレームワークを提案し,有限キー解析を初めて実現した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.01403427477703
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) provides information theoretic security based on quantum mechanics, however, its practical deployment is challenged by imperfections of source devices. Among various source loopholes, correlations between transmitted pulses pose a significant yet underexplored security risk, potentially compromising QKD's theoretical guarantees. In this work, we propose a security analysis framework for QKD under correlations, enabling finite-key analysis for the first time by extending and rearranging QKD rounds and leveraging the generalized chain rule. Based on this framework, and inspired by the idea of side-channel-secure QKD, we develop a secure QKD against correlated leakage source only need the characterization of correlation range and the lower bound on the vacuum component of the prepared states. Additionally, our framework can be extended to other QKD protocols, offering a general approach to consider correlation induced security vulnerabilities. The simulation results demonstrate the effectiveness of our protocol and its significantly superior tolerance to imperfect parameters compared to existing protocols. This work provides a crucial step toward closing security loopholes in QKD, enhancing its practicality, and ensuring long-distance,high-performance secure communication under real-world constraints.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学に基づく情報理論のセキュリティを提供するが、その実践的な展開は、ソースデバイスの不完全性によって挑戦される。 様々なソースの抜け穴の中で、送信パルス間の相関は、重要なが未探索のセキュリティリスクを生じさせ、QKDの理論的保証を損なう可能性がある。 本研究では,QKDラウンドを拡張,再配置し,一般化連鎖則を活用することにより,QKDの相関解析を初めて実現するセキュリティ解析フレームワークを提案する。 この枠組みをベースとして、サイドチャネルセキュアQKDのアイデアにインスパイアされ、相関リーク源に対するセキュアQKDを開発するには、準備状態の真空成分に対する相関範囲と低い境界のキャラクタリゼーションが必要である。 さらに、我々のフレームワークは他のQKDプロトコルにも拡張可能であり、相関によるセキュリティ脆弱性を考慮するための一般的なアプローチを提供する。 シミュレーションの結果,既存のプロトコルと比較して,提案プロトコルの有効性と,不完全なパラメータに対する耐性に優れていた。 この研究は、QKDにおけるセキュリティの抜け穴を閉じ、実用性を高め、現実世界の制約下での長距離かつ高性能なセキュアな通信を確保するための重要なステップを提供する。

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