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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.19989v2
• Date: Tue, 28 Oct 2025 21:07:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-30 13:34:45.415424
• 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: 我々は、チャネルの誤差構造に合わせて、d次元ヒルベルト空間内のk-シンボル部分集合を用いる状態埋め込みを導入する。 量子エラー補正の枠組みでは, 減状態埋め込みは, 量子チャネル内の明示的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. This approach, however, 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 quantum error-correction approaches for cryptography. Here, we introduce state embeddings that use a k-symbol subset within a d-dimensional Hilbert space, tailored to the channel's error structure. 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 quantum key distribution (QKD) experimental data, derive closed-form expressions for the key rate and threshold, and determine the optimum 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、この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るため、量子暗号の性能は低下する。 この正しさと機密性の基本的なトレードオフは、暗号に対する量子エラー補正アプローチの探索を動機付けている。 ここでは、チャネルの誤差構造に合わせて、d次元ヒルベルト空間内のk-シンボル部分集合を用いる状態埋め込みを導入する。 量子エラー補正の枠組みでは, 減状態埋め込みは, 量子チャネル内の明示的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。 我々は,d=25量子鍵分布(QKD)実験データを用いて,鍵レートと閾値のクローズドフォーム式を導出し,k=5で最適値を決定する。 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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