論文の概要: Towards Device-Independent Quantum Key Distribution with Photonic Devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.14373v1
• Date: Tue, 20 Jan 2026 19:00:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-22 21:27:50.118923
• Title: Towards Device-Independent Quantum Key Distribution with Photonic Devices
• Title（参考訳）: フォトニックデバイスを用いたデバイス非依存量子鍵分布を目指して
• Authors: Corentin Lanore, Xavier Valcarce, Jean Etesse, Anthony Martin, Jean-Daniel Bancal,
• Abstract要約: デバイス独立(DI) QKDは、デバイスモデリングの度合いをブラックボックスの設定に還元することで、この問題に対処する。 本研究では、最近機械学習技術によって同定されたフォトニック回路上でのDIQKDの実現可能性を評価する。 解析の結果,提案した光回路は雑音に十分に耐性があり,実験的な実現を実現することができることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum Key Distribution (QKD) protocols enable two distant parties to communicate with information-theoretically proven secrecy. However, these protocols are generally vulnerable to potential mismatches between the physical modeling and the implementation of their quantum operations, thereby opening opportunities for side channel attacks. Device-Independent (DI) QKD addresses this problem by reducing the degree of device modeling to a black-box setting. The stronger security obtained in this way comes at the cost of a reduced noise tolerance, rendering experimental demonstrations more challenging: so far, only one experiment based on trapped ions was able to successfully generate a secret key. Photonic platforms have however long been preferred for QKD thanks to their suitability to optical fiber transmission, high repetition rates, readily available hardware, and potential for circuit integration. In this work, we assess the feasibility of DIQKD on a photonic circuit recently identified by machine learning techniques. For this, we introduce an efficient converging hierarchy of semi-definite programs (SDP) to bound the conditional von Neumann entropy and develop a finite-statistics analysis that takes into account full outcome statistics. Our analysis shows that the proposed optical circuit is sufficiently resistant to noise to make an experimental realization realistic.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分配(QKD)プロトコルにより、2つの遠い当事者が情報理論的に証明された機密情報と通信できる。 しかしながら、これらのプロトコルは一般的に、物理モデリングと量子演算の実装の潜在的なミスマッチに弱いため、サイドチャネル攻撃の機会が開ける。 Device-Independent (DI) QKDは、デバイスモデリングの度合いをブラックボックスの設定に還元することでこの問題に対処する。 この方法で得られるより強力なセキュリティは、ノイズ耐性の低減と、実験的なデモンストレーションをより困難にしている。 しかし、フォトニックプラットフォームは、光ファイバー伝送に適していること、高い繰り返し率、利用可能なハードウェア、回路統合の可能性により、長い間QKDに好まれてきた。 本研究では、最近機械学習技術によって同定されたフォトニック回路上でのDIQKDの実現可能性を評価する。 このために、条件付きフォン・ノイマンエントロピーを束縛する半定値プログラム(SDP)の効率的な収束階層を導入し、完全な結果統計を考慮した有限統計解析を開発する。 解析の結果,提案した光回路は雑音に十分に耐性があり,実験的な実現を実現することができることがわかった。

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