論文の概要: Recovery-Induced Erasure Attack on QKD Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.03217v1
• Date: Tue, 03 Mar 2026 18:08:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-04 21:38:10.916327
• Title: Recovery-Induced Erasure Attack on QKD Systems
• Title（参考訳）: QKDシステムにおけるリカバリによる消去攻撃
• Authors: Hashir Kuniyil, Asad Ali, Syed M. Arslan, Muhammad Talha Rahim, Artur Czerwinski, Saif Al Kuwari,
• Abstract要約: 検出器デッドタイムは通常、量子鍵分布(QKD)セキュリティ解析における固定パラメータとして扱われる。 本研究では,このカウントレート依存リカバリの非線形性が,攻撃プリミティブであることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9051352746190449
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Detector dead time is typically treated as a fixed parameter in quantum key distribution (QKD) security analyses. In practice, however, the effective recovery time of single-photon avalanche photodiodes (SPADs) depends on the incident count rate. In this work, we demonstrate that this count-rate-dependent recovery nonlinearity constitutes a distinct attack primitive. We experimentally characterize the dead time shift of a free-running SPAD under controlled broadband loading and observe a substantial increase in effective recovery time as the detected rate rises into the high photon count regime. We show that recovery-induced availability reduction can be modeled as an adversarial erasure channel and derive a conservative bound on the signal detection probability under loading. Unlike previously studied detector-control or efficiency mismatch attacks, the proposed mechanism does not rely on deterministic blinding or timing discrimination. Instead, count-rate-dependent recovery asymmetry induces basis-dependent suppression of detection probabilities ($p_\perp<p_\parallel$), converting mismatch-induced errors into loss. Particularly, we show in active-basis BBM92 systems, this effect reduces the observed quantum bit error rate (QBER) below the abort threshold while increasing erasure probability. Using experimentally measured detector recovery data, we quantify the parameter regime in which such stealth suppression is achievable. These results establish count-rate-dependent detector recovery as a security-relevant vulnerability and show that countermeasures designed for timing-based efficiency mismatch do not directly address recovery-induced erasure (RIE) attack. Our findings underscore the need to incorporate detector recovery dynamics explicitly into practical QKD security models.
• Abstract（参考訳）: 検出器デッドタイムは通常、量子鍵分布(QKD)セキュリティ解析における固定パラメータとして扱われる。 しかし実際には、単一光子アバランシェフォトダイオード(SPAD)の有効回収時間は、インシデントカウント率に依存する。 本研究では,このカウントレート依存リカバリの非線形性が,攻撃プリミティブであることを示す。 我々は、制御されたブロードバンド負荷下での自由走行SPADのデッドタイムシフトを実験的に特徴づけ、検出された速度が高光子数状態に上昇するにつれて、有効回復時間が大幅に増加するのを観察する。 本研究では, 回復に伴う可利用性低下を逆消去チャネルとしてモデル化し, 負荷時の信号検出確率に対する保守的境界を導出することを示す。 従来研究されてきた検出器制御や効率ミスマッチ攻撃とは異なり、提案機構は決定論的ブラインドやタイミング判別に依存しない。 代わりに、カウントレート依存のリカバリ非対称性は、検出確率(p_\perp<p_\parallel$)の基底依存性の抑制を誘導し、ミスマッチによるエラーを損失に変換する。 特に, アクティブバスBBM92系では, 消去確率を高めながら, 測定された量子ビット誤り率 (QBER) を停止閾値以下に低減する。 実験的に測定された検出器回収データを用いて、そのようなステルス抑制が達成可能なパラメータ状態の定量化を行う。 これらの結果はセキュリティ関連脆弱性としてカウントレート依存型検出器のリカバリを確立し、タイミングに基づく効率のミスマッチに設計された対策が、リカバリによる消去(RIE)攻撃に直接対処しないことを示す。 本研究は,QKDセキュリティモデルに検出器回復ダイナミクスを明示的に組み込むことの必要性を浮き彫りにした。

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