論文の概要: NISQ-compatible quantum cryptography based on Parrondo dynamics in discrete-time quantum walks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.14678v1
- Date: Mon, 16 Feb 2026 12:06:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-17 16:22:50.391536
- Title: NISQ-compatible quantum cryptography based on Parrondo dynamics in discrete-time quantum walks
- Title（参考訳）: 離散時間量子ウォークにおけるパロンドダイナミクスに基づくNISQ互換量子暗号
- Authors: Aditi Rath, Dinesh Kumar Panda, Colin Benjamin,
- Abstract要約: ノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスとの互換性は、量子暗号プロトコルの現実的な実装に不可欠である。
NISQアーキテクチャに適した明示的な量子回路の実現を行う。
量子ビット選択と接続性は、忠実度と全体的なプロトコル性能を決定する上で決定的な役割を果たすことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Compatibility with noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices is crucial for the realistic implementation of quantum cryptographic protocols. We investigate a cryptographic scheme based on discrete-time quantum walks (DTQWs) on cyclic graphs that exploits Parrondo dynamics, wherein periodic evolution emerges from a deterministic sequence of individually chaotic coin operators. We construct an explicit quantum circuit realization tailored to NISQ architectures and analyze its performance through numerical simulations in Qiskit under both ideal and noisy conditions. Protocol performance is quantified using probability distributions, Hellinger fidelity, and total variation distance. To assess security at the circuit level, we model intercept-resend and man-in-the-middle attacks and evaluate the resulting quantum bit error rate. In the absence of adversarial intervention, the protocol enables reliable message recovery, whereas eavesdropping induces characteristic disturbances that disrupt the periodic reconstruction mechanism. We further examine hardware feasibility on contemporary NISQ processors, specifically $ibm\_torino$, incorporating qubit connectivity and state-transfer constraints into the circuit design. Our analysis demonstrates that communication between spatially separated logical modules increases circuit depth via SWAP operations, leading to cumulative noise effects. By exploring hybrid state-transfer strategies, we show that qubit selection and connectivity play a decisive role in determining fidelity and overall protocol performance, highlighting hardware-dependent trade-offs in NISQ implementations.
- Abstract（参考訳）: ノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスとの互換性は、量子暗号プロトコルの現実的な実装に不可欠である。
本稿では, 離散時間量子ウォーク(DTQW)に基づく, パロンド力学を利用する巡回グラフに基づく暗号手法について検討する。
NISQアーキテクチャに適合した明示的な量子回路の実現と,理想的および雑音的条件下でのカイスキットの数値シミュレーションによる性能解析を行う。
プロトコル性能は,確率分布,ヘリンジャー忠実度,全変動距離を用いて定量化する。
回路レベルでのセキュリティを評価するために、インターセプションと中間者攻撃をモデル化し、結果の量子ビット誤り率を評価する。
敵の介入がない場合、このプロトコルは信頼できるメッセージ回復を可能にする一方、盗聴は周期的再構成機構を乱す特徴的な障害を引き起こす。
さらに,現在のNISQプロセッサ,具体的には$ibm\_torino$のハードウェア実現可能性について検討し,量子ビット接続と状態伝達制約を回路設計に組み込んだ。
解析により、空間的に分離された論理モジュール間の通信はSWAP操作により回路深さを増大させ、累積雑音効果をもたらすことが示された。
NISQ実装におけるハードウェア依存のトレードオフを浮き彫りにしながら、ハイブリッドステート・トランスファー戦略を探求することにより、量子ビット選択と接続性は、忠実性と全体的なプロトコル性能を決定する上で決定的な役割を担っていることを示す。
関連論文リスト
- Consensus Protocols for Entanglement-Aware Scheduling in Distributed Quantum Neural Networks [18.148407575244942]
本稿では,適応的絡み合い管理を伴う量子コンセンサスプロトコルを協調設計するConsensus-Entanglement-Aware Scheduling (CEAS) フレームワークを提案する。
CEASはフィデリティ重み付けアグリゲーションを統合し、パラメータ更新は量子フィッシャー情報によって重み付けされ、ノイズの多い寄与を抑制する。
CEASは、10～15パーセントの精度を維持している。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-02-06T16:36:52Z) - Continual Quantum Architecture Search with Tensor-Train Encoding: Theory and Applications to Signal Processing [68.35481158940401]
CL-QASは連続的な量子アーキテクチャ検索フレームワークである。
振幅のエンコードと変分量子回路の忘れを犠牲にすることの課題を緩和する。
制御可能なロバスト性表現性、サンプル効率の一般化、およびバレンプラトーを使わずに滑らかな収束を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-01-10T02:36:03Z) - Robust Belief-State Policy Learning for Quantum Network Routing Under Decoherence and Time-Varying Conditions [5.246986428523558]
本稿では,信頼状態計画とグラフニューラルネットワーク(GNN)を組み合わせた量子ネットワークルーティングの枠組みを提案する。
提案手法は、絡み合い劣化や時間変化チャネルノイズを含む複雑な量子ネットワークのダイナミクスを低次元の特徴空間にエンコードする。
最大100ノードのシミュレーション量子ネットワークの実験では、ルーティングの忠実度と絡み合いのデリバリー速度が大幅に改善された。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-09-10T14:50:03Z) - Crosstalk-Resilient Quantum MIMO for Scalable Quantum Communications [40.44880302154388]
クロストークは物理的に結合した量子モードが干渉し、信号の忠実度が低下するときに発生する。
本稿では、離散可変量子情報を連続可変モードに符号化することに基づく緩和戦略を提案する。
論理情報の回復を可能にするゲージ固定デコーダの存在を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-26T18:40:26Z) - VQC-MLPNet: An Unconventional Hybrid Quantum-Classical Architecture for Scalable and Robust Quantum Machine Learning [50.95799256262098]
変分量子回路(VQC)は量子機械学習を約束するが、表現性、訓練性、耐雑音性の課題に直面している。
本稿では,VQCが学習中に古典多層パーセプトロンの第一層重みを生成するハイブリッドアーキテクチャであるVQC-MLPNetを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-12T01:38:15Z) - Controlled quantum secure remote sensing [0.6749750044497732]
量子通信路のデコヒーレンスと 量子状態の進化の間に 量子センシングの利点を 損なう可能性がある
本稿では、SQSの雑音に対処するために、局所量子最適制御(QOC)演算を組み込んだ修正プロトコルを提案する。
このプロトコルは、選択した測定戦略に基づいて、ノイズを積極的に軽減し、達成可能な量子フィッシャー情報(QFI)と古典フィッシャー情報(CFI)を強化する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-25T06:10:58Z) - Practical hybrid PQC-QKD protocols with enhanced security and performance [44.8840598334124]
我々は,量子古典ネットワーク内でQKDとPQCが相互運用するハイブリッドプロトコルを開発した。
特に、それぞれのアプローチの個々の性能に対して、スピードと/またはセキュリティを向上する可能性のある、異なるハイブリッド設計について検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-11-02T00:02:01Z) - Mitigating crosstalk errors by randomized compiling: Simulation of the
BCS model on a superconducting quantum computer [41.94295877935867]
CNOT2量子ゲートを起点とするクロストークエラーは、多くの量子コンピューティングプラットフォームにおけるエラーの重要な原因である。
隣接するキュービットの特別な処理を含むランダム化コンパイルプロトコルを拡張し,適用する。
隣り合う量子ビットのツイリングは、新しい量子ビットや回路を追加することなく、ノイズ推定プロトコルを劇的に改善することを示します。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-03T18:00:02Z) - Quantum communication complexity beyond Bell nonlocality [87.70068711362255]
効率的な分散コンピューティングは、リソース要求タスクを解決するためのスケーラブルな戦略を提供する。
量子リソースはこのタスクに適しており、古典的手法よりも優れた明確な戦略を提供する。
我々は,ベルのような不等式に,新たなコミュニケーション複雑性タスクのクラスを関連付けることができることを証明した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-11T18:00:09Z) - State-dependent Routing Dynamics in Noisy Quantum Computing Devices [0.40611352512781856]
NISQプロセッサにおける状態依存型ルーティングダイナミクスのモデルを開発した。
これらの結果は、NISQデバイスのほぼリアルタイム動作のためのルーティング決定をガイドするために必要な状態依存のルーティングダイナミクスをキャプチャする。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-24T06:32:56Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。