論文の概要: Probeless vs Probe-Based Variable-Strength Eavesdropping in Quantum Key Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.25890v1
• Date: Tue, 30 Sep 2025 07:32:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-01 14:45:00.056221
• Title: Probeless vs Probe-Based Variable-Strength Eavesdropping in Quantum Key Distribution
• Title（参考訳）: 量子鍵分布におけるプローブとプローブに基づく可変長盗聴
• Authors: Yuval Idan, Tal Gofman, Ziv Abelson, Isabelle Cestier, Elad Mentovich, Eliahu Cohen,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は秘密鍵を生成するための確実な方法である。 我々は,eavesdropperの可変強度測定がQKDに及ぼす影響を解析した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) is a provably secure way of generating a secret key, which can later be used for encoding and decoding information. In this paper we analyze the effects of an eavesdropper's variable-strength measurements on QKD. Two types of measurements have been considered: (i) a probe-based model, commonly referred to as a "weak measurement", in which each qubit is weakly coupled to a continuous variable probe which is later projectively measured (ii) a probeless model, usually referred to as a "partial measurement", where only a small (tunable) part of all transmitted photons is projectively measured and the rest are transmitted with no disturbance. The information gain of the eavesdropper and the quantum-bit-error-rate (QBER) are computed for each case. An experimental realization of an intercept-and-resend attack based on variable-strength partial measurements is demonstrated in a time-bin-encoded, fiber-based simplified Bennett-Brassard 1984 (BB84) protocol, which is compatible with data centers. It is shown that the measured information gain and QBER follow the theoretical curves across the full coupling range, validating the partial-measurement model and clarifying its relation to the well-known monitoring channel. Further attacks involving photon number splitting and noise injection during the calibration stage are also analyzed. The results highlight the theoretical differences between weak and partial measurements, while also demonstrating the practicality of probeless eavesdropping in the case of real-world QKD systems.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、秘密鍵を生成するための証明可能なセキュアな方法であり、後に情報を符号化および復号するために使用できる。 本稿では,eavesdropperの可変強度測定がQKDに与える影響を解析する。 2種類の測定方法が検討されている。 一 一般に「弱測定」とよばれるプローブに基づくモデルであって、各キュービットが後に投影的に測定される連続変数プローブに弱結合されているもの 二 プローブのないモデルで、通常は「部分測定」と呼ばれ、送信された光子の小さな部分のみを投影的に測定し、残りを乱れなく送信する。 eavesdropperとquantum-bit-error-rate(QBER)の情報ゲインを各ケース毎に算出する。 可変強度部分測定に基づくインターセプト・アンド・レスエンド攻撃の実験的実現は、データセンターと互換性のある、タイムビン符号化でファイバーベースで単純化されたBennett-Brassard 1984 (BB84)プロトコルで実証される。 測定された情報ゲインとQBERは、全結合範囲の理論的曲線に従い、部分測定モデルを検証し、よく知られたモニタリングチャネルとの関係を明らかにする。 また、キャリブレーション段階における光子数分割とノイズ注入に関するさらなる攻撃も分析する。 その結果, 実世界のQKDシステムにおけるプローブレス軒跡の実用性を示すとともに, 弱い測定値と部分測定値との理論的差異を浮き彫りにした。

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