論文の概要: A Decoy-like Protocol for Quantum Key Distribution: Enhancing the Performance with Imperfect Single Photon Sources

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.09454v1
• Date: Fri, 10 Oct 2025 15:02:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 00:38:49.303246
• Title: A Decoy-like Protocol for Quantum Key Distribution: Enhancing the Performance with Imperfect Single Photon Sources
• Title（参考訳）: 量子鍵分配のためのデコイライズプロトコル:不完全な単一光子源による性能向上
• Authors: Chanaprom Cholsuk, Furkan Ağlarcı, Daniel K. L. Oi, Serkan Ateş, Tobias Vogl,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は単一光子源(SPS)に依存する 我々は,セキュリティを維持しつつ,この制約を緩和するデコイのようなQKDプロトコルを提案する。 我々のプロトコルは、高いチャネル損失下でのGottesman--Lo-Lutkenhaus--Preskillフレームワークより優れている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.028997601131408465
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) relies on single photon sources (SPSs), e.g. from solid-state systems, as flying qubits, where security strongly requires sub-Poissonian photon statistics with low second-order correlation values (\$g^{(2)}(0)\$). However, achieving such low \$g^{(2)}(0)\$ remains experimentally challenging. We therefore propose a decoy-like QKD protocol that relaxes this constraint while maintaining security. This enables the use of many SPSs with \$g^{(2)}(0) > \$0.1, routinely achieved in experiments but rarely considered viable for QKD. Monte Carlo simulations and our experiment from defects in hexagonal boron nitride show that, under linear loss, \$g^{(2)}(0)\$ remains constant, whereas photon-number-splitting (PNS) attacks introduce nonlinear effects that modify the measured \$g^{(2)}(0)\$ statistics. Exploiting this \$g^{(2)}(0)\$ variation as a diagnostic tool, our protocol detects PNS attacks analogously to decoy-state methods. Both single- and two-photon pulses consequently securely contribute to the secret key rate. Our protocol outperforms the Gottesman--Lo--Lutkenhaus--Preskill (GLLP) framework under high channel loss across various solid-state SPSs and is applicable to the satellite-based communication. Since \$g^{(2)}(0)\$ can be extracted from standard QKD experiments, no additional hardware is required. The relaxed \$g^{(2)}(0)\$ requirement simplifies the laser system for SPS generation. This establishes a practical route toward high-performance QKD without the need for ultra-pure SPSs.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、例えば固体系の単一光子源(SPS)をフライング量子ビット(英語版)として依存しており、セキュリティは二階相関値が低いポアソン準ポアソン光子統計(英語版)(\$g^{(2)}(0)\$)を強く要求する。 しかし、そのような低い \$g^{(2)}(0)\$ を達成することは実験的に困難である。 そこで我々は,セキュリティを維持しつつ,この制約を緩和するデコイのようなQKDプロトコルを提案する。 これにより、実験で日常的に達成されるが、QKDで実現可能であると考えることは滅多にない、$g^{(2)}(0) > \$0.1 の多くの SPS の使用が可能になる。 ヘキサゴナル窒化ホウ素の欠陥に対するモンテカルロシミュレーションと実験により, 線形損失下では, \$g^{(2)}(0)\$が一定であり, 一方, フォトン数分割(PNS)攻撃は, 測定された \$g^{(2)}(0)\$統計を変化させる非線形効果をもたらすことを示した。 診断ツールとしてのこの$g^{(2)}(0)\$変数をエクスプロイトし、このプロトコルはデコイ状態法と類似したPAS攻撃を検出する。 一光子パルスと二光子パルスの両方が秘密鍵レートに確実に寄与する。 我々のプロトコルは、様々な固体SPS間のチャネル損失が大きいため、Gottesman--Lo-Lutkenhaus--Preskill(GLLP)フレームワークよりも優れており、衛星ベースの通信にも適用できる。 g^{(2)}(0)\$は標準的なQKD実験から抽出できるので、追加のハードウェアは不要である。 緩和された \$g^{(2)}(0)\$ 要件は、SPS生成のためのレーザーシステムを単純化する。 これにより,超純度SPSを必要とせず,高性能なQKDを実現することができる。

関連論文リスト

• Non-stabilizerness of Neural Quantum States [41.94295877935867]
  我々は、NQS(Neural Quantum States)を用いて、量子複雑性の鍵となる非安定化性(non-stabilizerness)や"magic"(magic)を推定する手法を導入する。 ランダムなNQSのアンサンブルにおける魔法の内容について検討し、波動関数のニューラルネットワークパラメトリゼーションが大きな絡み合いの他に有限な非安定度を捉えることを示した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-13T19:14:15Z)
• Convergence Rate Analysis of LION [54.28350823319057]
  LION は、勾配カルシュ=クーン=T (sqrtdK-)$で測定された $cal(sqrtdK-)$ の反復を収束する。 従来のSGDと比較して,LIONは損失が小さく,性能も高いことを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-12T11:30:53Z)
• Comparison of non-decoy single-photon source and decoy weak coherent pulse in quantum key distribution [0.0]
  我々は、SPSの非デコイ効率的なBB84プロトコルを分析し、その光子統計を$g(2)(0)$と平均光子数で部分的に特徴付ける。 その結果, 平均光子数$langle n rangle = 0.5$ および $g(2)(0) = 3.6%$ の非デコイSPSは, 2-デコイWCP上での鍵生成を促進できることがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-30T11:39:38Z)
• Learning with Norm Constrained, Over-parameterized, Two-layer Neural Networks [54.177130905659155]
  近年の研究では、再生カーネルヒルベルト空間(RKHS)がニューラルネットワークによる関数のモデル化に適した空間ではないことが示されている。 本稿では,有界ノルムを持つオーバーパラメータ化された2層ニューラルネットワークに適した関数空間について検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-04-29T15:04:07Z)
• Pilot-reference-free continuous-variable quantum key distribution with efficient decoy-state analysis [4.738999541025475]
  光コヒーレント検出器を用いた連続可変量子鍵分布(CV QKD)は、実質的に好ましい。 CV QKDのセキュリティ解析とパラメータ推定は無限次元の潜在ヒルベルト空間のために複雑である。 本稿では,一般的なコヒーレント攻撃下での位相エラーに基づくセキュリティ解析を簡易に行う時間ビン符号化CVプロトコルを提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-07T15:40:05Z)
• Quantum Key Distribution Using a Quantum Emitter in Hexagonal Boron Nitride [48.97025221755422]
  六方晶窒化ホウ素中の明るい単一光子源を用いた室温, 離散可変量子鍵分布系を実証した。 我々は100万ビットの鍵を生成し、約70,000ビットの秘密鍵を6%の量子ビット誤り率で証明した。 本研究は,hBN欠陥で実現した有限鍵BB84QKDシステムの最初の証明である。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-02-13T09:38:51Z)
• Polarization correction towards satellite-based QKD without an active feedback [5.5438676149999075]
  量子鍵分散(QKD)は、2つのパーティがセキュアな鍵文字列を共有できるようにする暗号プロトコルである。 QKDプロトコルの長期的フォトニック実装への関心が高まっている。 出力密度行列を再構成するために,まず状態トモグラフィーを行う方法を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-08-19T02:20:38Z)
• Security bounds for decoy-state QKD with arbitrary photon-number statistics [0.0]
  デコイ状態法は量子鍵分布(QKD)プロトコルの標準化である。 任意の光子放射統計値を持つソースを用いて、デコイ状態QKDのセキュリティバウンダリを提供する。 実測的な3つの統計分布を比較することにより,境界の性能を数値的に評価する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-09-28T15:59:49Z)
• Nonlocal realism tests and quantum state tomography in Sagnac-based type-II polarization-entanglement SPDC-source [0.0]
  我々は,ベル状態に近い強靭,超高輝度,位相安定な偏光絡み状態を実験的に作成した。 我々はS=2.78 pm 0.01 $という非常に信頼性が高く、非常に強いベル違反を得た。 サニャック構成は、高濃度の絡み合い源に双方向の結晶ポンプの歩留まりを与える。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-12-04T17:12:17Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。