論文の概要: Numerical security framework for quantum key distribution with bypass channels

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.21843v1
• Date: Mon, 23 Mar 2026 11:32:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.6351
• Title: Numerical security framework for quantum key distribution with bypass channels
• Title（参考訳）: バイパスチャネルを用いた量子鍵分布の数値セキュリティフレームワーク
• Authors: Lewis Wooltorton, Twesh Upadhyaya, Mohsen Razavi,
• Abstract要約: 衛星ベースの量子鍵分布は、長距離で安全な鍵交換を確立することを目的としている。 Ghalaii et al. は、ある大きさまでの空中盗難機は、古典的な監視技術によって検出できると提案した。 これは新しいQKDシナリオを生み出し、アリスからボブへの送信信号の一部がイヴを完全にバイパスする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Satellite based quantum key distribution (QKD) aims to establish secure key exchange over long distances despite significant technological challenges. To alleviate some of these challenges, Ghalaii et al. [PRX Quantum 4, 040320 (2023)] proposed that any airborne eavesdropper up to a certain size can be detected by classical monitoring techniques, limiting the transmission efficiencies of any undetected Eve. This creates a new QKD scenario in which some of the transmitted signal from Alice to Bob bypasses Eve entirely. In this manuscript, we develop a general framework for computing key rates in this "bypass" scenario for discrete variable protocols. We first numerically support a conjecture that the performance of BB84 with single photons does not improve under bypass constraints, and go on to find new regimes that do. Specifically, we find improvements when the receiver's detectors have an efficiency mismatch and when BB84 is implemented using weak coherent pulses under certain squashing assumptions. Technically, our framework is realized by including marginal constraints on the source to account for bypass effects, combined with existing numerical approaches for minimizing the key rate and squashing and dimension reduction techniques to handle photonic states of unbounded dimension.
• Abstract（参考訳）: 衛星ベースの量子鍵分布(QKD)は、重要な技術的課題にもかかわらず、長距離にわたって安全な鍵交換を確立することを目的としている。 これらの課題のいくつかを軽減するため、Ghalaii et al [PRX Quantum 4, 040320 (2023)] は、ある大きさの空中盗難機は古典的な監視技術によって検出でき、検出されていないイブの伝達効率を制限できると提案した。 これは新しいQKDシナリオを生み出し、アリスからボブへの送信信号の一部がイヴを完全にバイパスする。 本稿では,離散変数プロトコルの「バイパス」シナリオにおいて,鍵レートを計算するための一般的なフレームワークを開発する。 まず、単一光子を用いたBB84の性能は、バイパス制約下では改善されないという予想を数値的に支持し、それを行う新しいレジームを探す。 具体的には、受信機の検出器が効率のミスマッチを持ち、BB84が特定のスカッシング仮定の下で弱いコヒーレントパルスを用いて実装されている場合の改善を見出した。 技術的には,非有界次元のフォトニック状態を扱うために,鍵レートの最小化やスキャッシング,次元削減といった既存の数値手法と組み合わせることで,この枠組みを実現する。

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