論文の概要: Practical continuous-variable quantum key distribution using dynamic digital signal processing: security proof and experimental demonstration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.05206v1
- Date: Thu, 05 Feb 2026 02:03:56 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-06 18:49:08.709433
- Title: Practical continuous-variable quantum key distribution using dynamic digital signal processing: security proof and experimental demonstration
- Title（参考訳）: 動的ディジタル信号処理を用いた実用的連続可変量子鍵分布:セキュリティ証明と実験的実証
- Authors: Lu Fan, Zhengyu Li, Sheng Liu, Xuesong Xu, Tianyu Zhang, Jiale Mi, Dong Wang, Dechao Zhang, Han Li, Song Yu, Yichen Zhang,
- Abstract要約: この作業は、動的デジタル信号処理に不可欠なセキュリティフレームワークを提供する。
高性能連続可変量子鍵分布系の開発において重要な障害を克服する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 26.649791485929203
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Digital signal processing technology has paved the way for the realization of high-speed continuous-variable quantum key distribution systems. However, existing security proofs are limited to static digital signal processing algorithms, while practical systems rely on dynamic multiple-input multiple-output algorithms to compensate for time-varying channel impairments. Our analysis reveals that the conventional dynamic algorithm, due to its non-unitary nature, systematically underestimates the excess noise, which in turn leads to security issues and the generation of insecure keys. To close this gap, we propose a secure algorithm model, mapping the dynamic algorithm to an equivalent physical optical model whose security can be rigorously assessed. Simulations illustrate the algorithm's non-unitary property and provide a quantitative analysis of the excess noise underestimation caused by the conventional algorithm. We further experimentally validate the necessity of the proposed modeling for dynamic digital signal processing, achieving a secret key rate of 14.4 Mbps based on estimated excess noise of 0.07 shot noise unit; whereas the conventional algorithm would have dangerously overestimated the key rate to 28.2 Mbps with noise of 0.008 shot noise unit. This work provides the essential security framework for dynamic digital signal processing, overcoming a critical impediment for the development of high-performance continuous-variable quantum key distribution systems.
- Abstract（参考訳）: ディジタル信号処理技術は、高速連続可変量子鍵分布系の実現の道を開いた。
しかし、既存のセキュリティ証明は静的なデジタル信号処理アルゴリズムに限られており、実用的なシステムは時間変化チャネル障害を補うために動的多重入力多重出力アルゴリズムに依存している。
解析の結果,従来の動的アルゴリズムは非一意性のため,過度なノイズを体系的に過小評価し,セキュリティ問題や安全でないキーの生成につながることがわかった。
このギャップを埋めるために,セキュリティを厳格に評価可能な等価な物理光学モデルに動的アルゴリズムをマッピングする,セキュアなアルゴリズムモデルを提案する。
シミュレーションはアルゴリズムの非一意性を示し、従来のアルゴリズムによる余剰ノイズ過小評価の定量的解析を提供する。
さらに,提案手法の必要性を実験的に検証し,0.07ショットノイズユニットの推定余剰雑音に基づいて秘密鍵レート14.4Mbpsを達成する一方,従来のアルゴリズムでは0.008ショットノイズユニットの予測値で28.2Mbpsまで危険な過大評価を行った。
この研究は、動的デジタル信号処理に不可欠なセキュリティフレームワークを提供し、高性能な連続可変量子鍵分散システムの開発において重要な障害を克服する。
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