論文の概要: Secure One-Sided Device-Independent Quantum Key Distribution Under Collective Attacks with Enhanced Robustness
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18744v1
- Date: Thu, 24 Jul 2025 18:47:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-28 16:16:48.7269
- Title: Secure One-Sided Device-Independent Quantum Key Distribution Under Collective Attacks with Enhanced Robustness
- Title（参考訳）: ロバストネスを増強した集団攻撃下でのセキュアなワンサイドデバイス非依存量子鍵分布
- Authors: Pritam Roy, Subhankar Bera, A. S. Majumdar,
- Abstract要約: 本研究では,一方のデバイス非依存(1sDI)設定下での量子鍵分布プロトコルのセキュリティについて検討する。
提案プロトコルは,現在のDI-QKDプロトコルよりも高い量子ビット誤り率(QBER)を許容することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We study the security of a quantum key distribution (QKD) protocol under the one-sided device-independent (1sDI) setting, which assumes trust in only one party's measurement device. This approach effectively provides a balance between the experimental viability of device-dependent (DD-QKD) and the minimal trust assumptions of device-independent (DI-QKD). An analytical lower bound on the asymptotic key rate is derived to provide security against collective attacks, in which the eavesdropper's information is limited only by the function of observed violation of a linear quantum steering inequality, specifically the three-setting Cavalcanti--Jones--Wiseman--Reid (CJWR) inequality. We provide a closed-form key rate formula by reducing the security analysis to mixtures of Bell-diagonal states by utilizing symmetries of the steering functional. We show that the protocol tolerates higher quantum bit error rates (QBER) than present DI-QKD protocols by benchmarking its performance under depolarizing noise. Furthermore, we explore the impact of detection inefficiencies and show that, in contrast to DI-QKD, which requires near-perfect detection, secure key generation can be achieved even with lower detection efficiency on the untrusted side. These findings demonstrate the viability of using 1sDI-QKD with current technology and highlight its advantages as a steering-based substitute for secure quantum communication.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,一方のデバイス非依存(1sDI)設定下での量子鍵分布(QKD)プロトコルのセキュリティについて検討する。
このアプローチは、デバイス依存(DD-QKD)の実験的生存可能性と、デバイス非依存(DI-QKD)の最小信頼仮定とのバランスを効果的に提供する。
漸近的鍵レートに対する解析的下限は、盗聴者の情報が線形量子ステアリング不等式、特に3セットのカバルカンティ-ジョーンズ-ワイズマン-レイド不等式(CJWR)の観測された違反機能によってのみ制限される集団攻撃に対するセキュリティを提供するために導かれる。
ステアリング関数の対称性を利用して,ベル対角状態の混合に対するセキュリティ解析を低減し,閉形鍵レート式を提供する。
提案プロトコルは,従来のDI-QKDプロトコルよりも高い量子ビット誤り率(QBER)を許容することを示す。
さらに,検出非効率性の影響について検討し,ほぼ完全な検出を必要とするDI-QKDとは対照的に,信頼できない側の検出効率が低い場合でも,セキュアな鍵生成を実現することができることを示す。
これらの結果は,1sDI-QKDを現在の技術で使用することの可能性を実証し,セキュアな量子通信のためのステアリングベースの代替手段としての利点を強調した。
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