論文の概要: Multipartite device-independent quantum key distribution using W states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.00937v1
- Date: Sun, 01 Mar 2026 06:00:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-03 19:50:56.420573
- Title: Multipartite device-independent quantum key distribution using W states
- Title（参考訳）: W状態を用いた多部デバイス独立量子鍵分布
- Authors: Makoto Ishihara, Wojciech Roga, Masahiro Takeoka,
- Abstract要約: W状態で多部デバイス独立量子鍵分布(DI-QKD)が可能であることを示す。
単一光子干渉を用いた長距離多部DI-QKDプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Multipartite device-independent quantum key distribution (DI-QKD), also known as device-independent conference key agreement, enables more than two remote parties to share a common key with information-theoretic security even without trusting the devices. So far, several multipartite DI-QKD protocols have been proposed where Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states are used as multipartite entanglement. A natural question is then whether one can construct multipartite DI-QKD with the other type of multipartite entanglement. W state is of particular interest since it is intrinsically different from GHZ state and in some cases, easier to optically implement. In this paper, we show that multipartite DI-QKD is possible with W states. To this end, we construct Bell inequalities largely violated by W states, which can be used for the multipartite DI-QKD. Furthermore, we consider several different implementation scenarios. First, we analyze the minimum required detection efficiencies to extract finite amount of keys. Then we propose a long-distance multipartite DI-QKD protocol with single-photon interference and make detailed analyses with several physical implementation scenarios. We show that the protocol enables secret key distribution over longer distances than the existing multipartite DI-QKD protocols based on GHZ states. This study provides new insight about the relationship between multipartite entanglement and device-independent quantum information processing as well as opens an alternative path toward long-distance multipartite DI-QKD.
- Abstract（参考訳）: デバイス非依存の量子キー分散(DI-QKD)は、デバイスに依存しない会議鍵契約としても知られ、2つ以上のリモートパーティが、デバイスを信頼しなくても共通のキーを情報理論のセキュリティで共有することができる。
これまでのところ、Greenberger-Horne-Zeilinger状態(GHZ)がマルチパーティ・エンタングルメントとして使用されるようなマルチパートDI-QKDプロトコルが提案されている。
自然の疑問は、他のタイプの多部交絡を持つ多部DI-QKDを構築できるかどうかである。
W状態はGHZ状態と本質的に異なるため特に興味があり、場合によっては光学的に実装しやすい。
本稿では,W状態に対して多部DI-QKDが可能であることを示す。
この目的のために、W状態に大きく違反するベルの不等式を構築し、多部式 DI-QKD に使用することができる。
さらに、いくつかの異なる実装シナリオについても検討する。
まず、有限個の鍵を抽出するために必要な最小限の検出効率を分析する。
次に、単一光子干渉を用いた長距離多部DI-QKDプロトコルを提案し、いくつかの物理実装シナリオで詳細な解析を行う。
提案プロトコルは,GHZ状態に基づく既存の多部DI-QKDプロトコルよりも長い距離で秘密鍵を分散できることを示す。
本研究は,マルチパーティ・エンタングルメントとデバイス非依存の量子情報処理との関係に関する新たな知見を提供するとともに,長距離マルチパーティ・DI-QKDへの代替経路を開く。
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