論文の概要: End-to-End QKD Using LEO Satellite Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.06226v1
• Date: Fri, 06 Mar 2026 12:40:51 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-09 13:17:45.703035
• Title: End-to-End QKD Using LEO Satellite Networks
• Title（参考訳）: LEO衛星ネットワークを用いたエンドツーエンドQKD
• Authors: Sumit Chaudhary, Baqir Kazmi, Janis Nötzel,
• Abstract要約: 衛星ベースの量子鍵分配(QKD)ネットワークを提案する。 このネットワークは、衛星間の永続的な接続を維持する衛星の輪座によって形成されている。 エンドツーエンドの秘密は、Twin-field Quantum Key Distribution (TF-QKD)と冗長なXORベースのキーフォワードプロトコルを用いて達成される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.2653289220040516
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a satellite-based Quantum Key Distribution (QKD) network that enables global-scale, end-to-end secure key exchange without relying on trusted intermediate nodes. The network is formed by a ring constellation of satellites that maintain persistent inter-satellite connectivity and support two configurations: a polar Type-I constellation providing global coverage, and an equatorial Type-II constellation offering continuous, terrestrial-like operation. End-to-end secrecy is achieved through the use of Twin-field Quantum Key Distribution (TF-QKD) and a redundant XOR-based key-forwarding protocol, in which each forwarding step incorporates independently generated QKD keys from ground-satellite and inter-satellite links. As a result, the final secret key is never exposed to any intermediate satellite, eliminating the single-point vulnerabilities inherent in trusted-node networks. Scaling the network offers two benefits: improved security and higher key rates. Increasing the constellation size enhances security by forcing an adversary to compromise a larger number of nodes to break the protocol, while simultaneously improving link availability and key throughput. Using realistic uplink and Inter-Satellite Link (ISL) models, we compute finite-size secret-key lengths based on the Sending-or-not-sending (SNS)-TF-QKD protocol. Our results show that the achievable key rates scale favourably with constellation size, with Type-II constellations reaching operational continuity and generating multi-gigabit secret keys per day, demonstrating a practical route toward secure global quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,衛星ベースの量子鍵分配(QKD)ネットワークを提案する。 このネットワークは、衛星間の接続を持続的に維持し、2つの構成をサポートする衛星のリング・コンステレーションによって形成され、極点のタイプIコンステレーションがグローバルにカバーし、赤道のタイプIIコンステレーションが連続的、地上的な操作を提供している。 エンドツーエンドの秘密は、Twin-field Quantum Key Distribution (TF-QKD) と冗長なXORベースのキーフォワードプロトコルを用いて達成される。 その結果、最後の秘密鍵はいかなる中間衛星にも露出せず、信頼できるノードネットワークに固有の単一点脆弱性を排除した。 ネットワークのスケーリングには,セキュリティの改善とキーレートの向上の2つのメリットがある。 コンステレーションサイズの増大は、敵により多くのノードを妥協させてプロトコルを壊させ、同時にリンク可用性とキースループットを改善してセキュリティを高める。 Sending-or-not-sending (SNS)-TF-QKDプロトコルを用いて,現実的なアップリンクとISLモデルを用いて有限サイズ秘密鍵長を算出する。 以上の結果から, 達成可能なキーレートは, コンステレーションサイズと良好にスケールし, Type-II コンステレーションは運用連続性に達し, 1日当たり複数ギガビットのシークレットキーを生成し, セキュアなグローバル量子通信への実践的な道筋を示している。

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