論文の概要: Practical security of local local oscillator continuous-variable quantum key distribution systems with pulse width mismatch
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.26021v1
- Date: Tue, 30 Sep 2025 09:50:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-01 14:45:00.088569
- Title: Practical security of local local oscillator continuous-variable quantum key distribution systems with pulse width mismatch
- Title（参考訳）: パルス幅ミスマッチを用いた局所局所発振器連続可変量子鍵分布系の実用セキュリティ
- Authors: Yi Zheng, Jiarui Wu, Chenlei Fang, Qingbing Ji, Wei Pan, Haobin Shi,
- Abstract要約: 本稿では,連続可変量子鍵分布(CVQKD)システムにおいて,信号と信号の間にパルス幅のミスマッチが発生した場合のセキュリティ問題について検討する。
このようなミスマッチの下では、秘密鍵レート計算に関わる鍵パラメータが誤って推定され、システムの秘密鍵レートが過大評価される。
この不完全なミスマッチは、Eveが実用的なシステムで攻撃を行うための抜け穴を開くことができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 15.179851618304232
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In continuous-variable quantum key distribution (CVQKD) systems, using a local local oscillator (LLO) scheme removes the local oscillator side channel, enhances Bob's detection performance and reduces the excess noise caused by photon leakage, thereby effectively improves the system's security and performance. However, in this scheme, since the signal and the LO are generated by different lasers and the signal propagates through the untrusted quantum channel, their pulse widths may become mismatched. Such mismatches may reduce the precision of detection at Bob, affecting parameter estimation processes and leading to inaccurate calculations of the secret key rate. Moreover, mismatches may introduce potential security loopholes. Thus, this paper investigates the practical security issues of the LLO-CVQKD system when pulse width mismatch occurs between the local oscillator and the signal. We first model the case of pulse width mismatch and analyze its impact on Bob's detection. Then, we simulate the secret key rate under different mismatch levels. Based on the analysis, we find that under such mismatch, the key parameters involved in secret key rate calculation are incorrectly estimated, leading to an overestimation of the system's secret key rate. Therefore, this imperfect mismatch can open a loophole for Eve to perform attacks in practical systems. To close this loophole, we design a scheme at Bob to monitor the pulse widths of both the signal and the local oscillator, and to reshape the waveform of the local oscillator so that the two lights are matched again. This method eliminates the adverse effects caused by pulse width mismatch and effectively resists Eve's attacks which exploit this loophole.
- Abstract（参考訳）: 連続可変量子鍵分布(CVQKD)システムでは、局所発振器(LLO)方式で局所発振器側チャネルを除去し、ボブの検出性能を高め、光子漏れによる余剰ノイズを低減し、システムのセキュリティと性能を効果的に向上する。
しかし、この方式では、信号とLOは異なるレーザーによって生成され、信号は信頼できない量子チャネルを介して伝播するため、パルス幅は不一致となる。
このようなミスマッチは、ボブの検出精度を低下させ、パラメータ推定プロセスに影響し、秘密鍵レートの不正確な計算につながる可能性がある。
さらに、ミスマッチは潜在的なセキュリティの抜け穴をもたらす可能性がある。
そこで本研究では,ローカル発振器と信号のパルス幅ミスマッチが発生した場合のLLO-CVQKDシステムの実用的セキュリティ問題について検討する。
まず、パルス幅ミスマッチのケースをモデル化し、Bobの検出への影響を分析した。
そして、異なるミスマッチレベルの下で秘密鍵レートをシミュレートする。
この分析から,秘密鍵レート計算に関わる鍵パラメータが誤って推定され,システムの秘密鍵レートが過大評価されることがわかった。
したがって、この不完全なミスマッチは、Eveが実用的なシステムで攻撃を行うための抜け穴を開くことができる。
この抜け穴を塞ぐために、Bobで信号と局所発振器のパルス幅を監視し、局所発振器の波形を2つの光が再び一致するように再構成する方式を設計する。
この方法はパルス幅ミスマッチによる悪影響を排除し、この抜け穴を利用するイヴの攻撃に効果的に抵抗する。
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