論文の概要: Entanglement is not sufficient for most practical entanglement-based QKD protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.06400v1
• Date: Fri, 06 Mar 2026 15:43:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-09 13:17:46.108734
• Title: Entanglement is not sufficient for most practical entanglement-based QKD protocols
• Title（参考訳）: 絡み合いは、ほとんどの実践的絡み合いに基づくQKDプロトコルでは不十分である
• Authors: Shubhayan Sarkar, Tushita Prasad, Karol Horodecki,
• Abstract要約: 絡み合いに基づくQKD(EB-QKD)の中心的な問題は、すべての絡み合い状態を使って鍵を抽出できるかどうかである。 我々は、絡み合った2量子等方状態のクラスを同定するが、そのようなプロトコルでは鍵を消し去ることはできない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1223474232275842
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) is the most explored application of quantum information theory. A central problem in entanglement-based QKD (EB-QKD), is whether every entangled state can be used to extract a key. We observe that entanglement is not sufficient for standard practical EB-QKD protocols where the input choices are announced by the parties that want to share a secure key, such as E91 or entanglement-based BB84 type protocols, when even an arbitrarily small amount of leakage of classical side information occurs. We do this by identifying a class of two-qubit isotropic states that are entangled but cannot be used to distil the key under such protocols for any possible measurement by the parties. Counter-intuitively, this gap persists even when the leakage occurs from the "junk" rounds of the protocol, i.e, rounds that cannot be used to generate any key. We then extend this result to arbitrary dimensions and parties by identifying a class of isotropic states that are not useful to extract a secure key under such protocols, even if they are entangled. Finally, we demonstrate that our approach provides a tool to upper-bound the scalability of repeater-based QKD architectures in a protocol-independent manner. Interestingly, we find that allowing for even a tiny noise in the preparation drastically reduces the scalability of the QKD network.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子情報理論の最もよく研究された応用である。 絡み合いに基づくQKD(EB-QKD)の中心的な問題は、すべての絡み合い状態を使って鍵を抽出できるかどうかである。 E91 や BB84 型プロトコルのようなセキュアな鍵を共有したい当事者によって、古典的側情報の漏れが任意に少ない場合に、入力選択がアナウンスされるような標準的な EB-QKD プロトコルでは、絡み合いは不十分である。 我々は、2量子等方性状態のクラスを同定し、このクラスは絡み合っているが、そのようなプロトコルの下で鍵を消し去ることはできない。 反対に、このギャップはプロトコルの"ジャンク"ラウンド、すなわちキーを生成するのに使用できないラウンドから漏れたとしても持続する。 この結果は、たとえ絡み合っているとしても、そのようなプロトコルの下で安全な鍵を抽出するのに役に立たない等方状態のクラスを同定することによって、任意の次元やパーティに拡張する。 最後に、本手法は、プロトコルに依存しない方法で、リピータベースのQKDアーキテクチャのスケーラビリティを上位にバウンドするツールを提供することを示す。 興味深いことに、準備中に小さなノイズを発生させることで、QKDネットワークのスケーラビリティが大幅に低下する。

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