論文の概要: Non-Orthogonal Multiple Access-Based Continuous-Variable Quantum Key Distribution: Secret Key Rate Analysis and Power Allocation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.06748v1
- Date: Sun, 07 Dec 2025 09:20:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-09 22:03:54.50435
- Title: Non-Orthogonal Multiple Access-Based Continuous-Variable Quantum Key Distribution: Secret Key Rate Analysis and Power Allocation
- Title（参考訳）: 非直交多重アクセスベース連続可変量子鍵分布:秘密鍵速度解析とパワーアロケーション
- Authors: Zhichao Dong, Xiaolin Zhou, Huang Peng, Wei Ni, Ekram Hossain, Xin Wang,
- Abstract要約: 悪質な量子攻撃下でのマルチユーザ量子鍵分布問題に対処し、大規模な量子インターネットの実現に不可欠である。
本稿では,新規なアップリンク非直交多重アクセスに基づく連続可変QKD(NOMA-CVQKD)の集団攻撃時の秘密鍵レート(SKR)を最大化する。
本研究では,エントロピーパワーの不等式と最大エントロピー原理による正規ユーザ獲得可能な鍵レートと,ホレボ情報に基づく盗聴者の傍受情報との閉形式境界を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 24.547861308732212
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We address the multi-user quantum key distribution (QKD) problem under malicious quantum attacks, which is critical for realizing a large-scale quantum Internet. This paper maximizes the sum secret key rate (SKR) of a novel uplink non-orthogonal multiple access based continuous-variable QKD (NOMA-CVQKD) system under collective attacks. The proposed system uses Gaussian-modulated coherent states and a quantum successive interference cancellation based heterodyne receiver. We derive closed-form asymptotic bounds for the legitimate users' achievable key rates via the entropy power inequality and maximum entropy principle, as well as for the eavesdropper's intercepted information based on Holevo information. A successive convex approximation based power allocation algorithm is developed to maximize the asymptotic sum SKR of the NOMA-CVQKD system under collective attacks, with guaranteed convergence to a locally optimal Karush-Kuhn-Tucker solution. Simulation results show that the proposed NOMA-CVQKD system with the power allocation algorithm achieves up to 23% higher sum SKR than quantum-orthogonal multiple access, supports 16 users at excess noise variance 0.1, and remains robust under varying turbulence intensities and transmission distances.
- Abstract（参考訳）: 我々は,大規模量子インターネットの実現に重要な,悪意のある量子攻撃下でのマルチユーザ量子鍵分布(QKD)問題に対処する。
本稿では,新規なアップリンク非直交多重アクセスに基づく連続可変QKD(NOMA-CVQKD)システムの集団攻撃時の秘密鍵レート(SKR)を最大化する。
提案システムはガウス変調コヒーレント状態と量子逐次干渉キャンセルに基づくヘテロダイン受信機を用いる。
本研究では,エントロピーパワーの不等式と最大エントロピー原理を用いて,正規ユーザの獲得可能なキーレートと,ホレボ情報に基づく盗聴者の傍受情報との閉形式漸近境界を導出する。
NOMA-CVQKDシステムの集団攻撃時の漸近和SKRを最大化するために, 局所最適カルーシュ・クーン・タッカー解への収束を保証するために, 連続凸近似に基づく電力割当アルゴリズムを開発した。
シミュレーションの結果,電力割当アルゴリズムを用いて提案したNOMA-CVQKDシステムは,量子直交多重アクセスよりも最大23%高いSKRを実現し,ノイズ分散0.1で16ユーザをサポートし,乱流強度や伝送距離が変化しても頑健であることがわかった。
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