論文の概要: Quantum Key Distribution: Bridging Theoretical Security Proofs, Practical Attacks, and Error Correction for Quantum-Augmented Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.20602v1
• Date: Tue, 25 Nov 2025 18:31:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-26 17:37:04.612445
• Title: Quantum Key Distribution: Bridging Theoretical Security Proofs, Practical Attacks, and Error Correction for Quantum-Augmented Networks
• Title（参考訳）: 量子鍵分布: 量子拡張ネットワークにおける理論的セキュリティ証明のブリッジ、実用的な攻撃、エラー訂正
• Authors: Nitin Jha, Abhishek Parakh, Mahadevan Subramaniam,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学の不変法則を通じて、情報理論のセキュリティを約束することで暗号に革命をもたらす。 しかし、理想化されたセキュリティモデルを実用的でレジリエントなシステムに変えるという課題は、未だに迫っている問題だ。 このレビューは、QKDプロトコルの最新の進歩とそのセキュリティ脆弱性を批判的に識別し、合成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum Key Distribution (QKD) is revolutionizing cryptography by promising information-theoretic security through the immutable laws of quantum mechanics. Yet, the challenge of transforming these idealized security models into practical, resilient systems remains a pressing issue, especially as quantum computing evolves. In this review, we critically dissect and synthesize the latest advancements in QKD protocols and their security vulnerabilities, with a strong emphasis on rigorous security proofs. We actively categorize contemporary QKD schemes into three key classes: uncertainty principle-based protocols (e.g., BB84), hybrid architectures that enable secure direct communication (eg, three-stage protocol), and continuous-variable frameworks. We further include two modern classes of QKD protocols, namely Twin-field QKD and Device-Independent QKD, both of which were developed to have practical implementations over the last decade. Moreover, we highlight important experimental breakthroughs and innovative mitigation strategies, including the deployment of advanced Quantum Error Correction Codes (QECCs), that significantly enhance channel fidelity and system robustness. By mapping the current landscape, from sophisticated quantum attacks to state-of-the-art error correction methods, this review fills an important gap in the literature. To bring everything together, the relevance of this review concerning quantum augmented networks (QuANets) is also presented. This allows the readers to gain a comprehensive understanding of the security promises of quantum key distribution from theoretical proofs to experimental validations.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学の不変法則を通じて、情報理論のセキュリティを約束することで暗号に革命をもたらす。 しかし、これらの理想化されたセキュリティモデルを実用的でレジリエントなシステムに変換するという課題は、特に量子コンピューティングが進化するにつれて、迫る問題である。 本稿では,QKDプロトコルの最近の進歩とそのセキュリティ脆弱性を,厳密なセキュリティ証明に強く重点を置いて,批判的に識別し,合成する。 我々は,現代QKDスキームを,不確実性原理に基づくプロトコル(BB84など),セキュアなダイレクト通信を可能にするハイブリッドアーキテクチャ(3段階プロトコルなど),連続可変フレームワークの3つの主要なクラスに積極的に分類する。 さらに,最近の2つのQKDプロトコル,すなわち Twin-field QKD と Device-Independent QKD も含んでいる。 さらに、チャネルの忠実性やシステムの堅牢性を大幅に向上させる先進的な量子誤り訂正符号(QECC)の展開など、重要な実験的ブレークスルーと革新的緩和戦略を強調した。 高度な量子攻撃から最先端の誤り訂正方法まで、現在の展望をマッピングすることで、このレビューは文学における重要なギャップを埋める。 これらすべてをまとめるために、量子拡張ネットワーク(QuANets)に関するこのレビューの関連性についても紹介する。 これにより、理論的証明から実験的な検証まで、量子鍵分布のセキュリティの約束を包括的に理解することができる。

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