論文の概要: Reduced State Embedding for Error Correction in Quantum Cryptography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.19989v1
• Date: Wed, 22 Oct 2025 19:41:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 03:08:16.734254
• Title: Reduced State Embedding for Error Correction in Quantum Cryptography
• Title（参考訳）: 量子暗号における誤り訂正のための状態埋め込み
• Authors: Amit Kam, Kfir Sulimany, Shai Tsesses, Uzi Pereg,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)に還元状態埋め込みを導入する。 我々の還元状態埋め込みは、量子チャネル内の明確な消去型エラー補正を実現する。 これらの知見は高次元QKDを推し進め、量子暗号の誤り訂正と変調の道を開いた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.649901916308158
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Encoding in a high-dimensional Hilbert space improves noise resilience in quantum information processing. However, such an approach may result in cross-mode coupling and detection complexities, thereby reducing quantum cryptography performance. This fundamental trade-off between correctness and secrecy motivates the search for new error-correction approaches to better exploit the advantages of high-dimensional encoding. Here, we introduce the method of reduced state embeddings to quantum key distribution (QKD): a k-dimensional signal set embedded in a d-dimensional Hilbert space, where k<d. In the framework of quantum error correction, our reduced-state embedding realizes an explicit erasure-type error-correction within the quantum channel. We demonstrate the advantage of our scheme in realistic quantum channels, producing a higher secure key rate. We validate our approach using a d=25 QKD experimental data, derive closed-form expressions for the key rate and threshold, and determine the optimal key rate at k=5. These findings advance high-dimensional QKD and pave the way to error correction and modulation for quantum cryptography.
• Abstract（参考訳）: 高次元ヒルベルト空間での符号化は、量子情報処理におけるノイズレジリエンスを改善する。 しかし、そのようなアプローチはクロスモード結合と検出の複雑さをもたらす可能性があり、量子暗号の性能が低下する。 この正しさと機密性の基本的なトレードオフは、高次元符号化の利点をうまく活用するために、新しい誤り訂正アプローチの探索を動機付けている。 ここでは,量子鍵分布 (QKD) への状態埋め込みの低減法,すなわち,k<d を k 次元ヒルベルト空間に埋め込んだ k 次元信号セットを提案する。 量子エラー補正の枠組みでは, 減状態埋め込みは, 量子チャネル内における明確な消去型エラー補正を実現する。 現実的な量子チャネルにおける我々のスキームの利点を実証し、より安全な鍵レートを生み出す。 提案手法を,d=25QKD実験データを用いて検証し,鍵レートと閾値のクローズドフォーム式を導出し,k=5で最適鍵レートを決定する。 これらの知見は高次元QKDを推し進め、量子暗号の誤り訂正と変調の道を開いた。

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