論文の概要: Fault-tolerant measurement-device-independent quantum key distribution with noisy non-Gaussian error correction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.03292v1
- Date: Tue, 05 May 2026 02:27:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-06 19:35:43.726305
- Title: Fault-tolerant measurement-device-independent quantum key distribution with noisy non-Gaussian error correction
- Title（参考訳）: ノイズ非ガウス誤差補正によるフォールトトレラント測定-デバイス非依存量子鍵分布
- Authors: Zhiyue Zuo, Stefano Pirandola,
- Abstract要約: Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) を用いた非対称CV-MDI-QKDプロトコルの強化手法を提案する。
特に,一対のシンプレクティック・トランスフォーメーションを通してデータとアンシラのノイズを相関づける提案手法では,安定化器の測定からエラーシンドロームを抽出する。
数値解析により,集合ガウス攻撃下でのプロトコルの構成可能な有限サイズセキュリティを示す。
- 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: It is well known that the repeater node is an essential ingredient for the future global quantum network, which will enable high-rate private communication and entanglement distribution over very long distances. The near-term repeater architecture uses the measurement-based node that operate without both entanglement and quantum memory, which is the main idea of the measurement-device-independent quantum key distribution (MDI-QKD) protocol. The MDI-QKD protocol removes the trust condition from the inter repeaters, while its continuous variable (CV) version, when proposed, benefited from its deterministic nature, compatible with the classical devices, and shows a high rate for the short-range local area network (LAN). Whilst the theoretical backbone of CV-MDI-QKD protocol is well established, its secure transmission range is yet limited for practical LAN. In this study, we propose an enhanced scheme for the asymmetric CV-MDI-QKD protocol by using Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) oscillators-to-oscillators codes, where both loss error and operation error are suppressed to below the break-even point, without any delays caused by classical heralding signals. In particular, the proposed scheme, which correlates the noises of the data and ancilla via a pair of symplectic transforms, extracts the error syndromes from stabilizer measurements on the ancilla mode and informs the data mode for a corrective displacement. Numerical analysis shows the composable finite-size security of the protocol under the collective Gaussian attack, encompassing noiseless and noisy GKP states, with both wired (i.e., fiber-based) and wireless (i.e., free-space) configurations. In addition, we demonstrate that the residual errors of the GKP code can be further reduced by the concatenation method but has a trade-off between the layers number and the finite GKP squeezing.
- Abstract（参考訳）: リピータノードは将来のグローバル量子ネットワークにとって重要な要素であり、非常に長距離にわたる高速なプライベート通信と絡み合い分布を可能にすることが知られている。
短期リピータアーキテクチャでは、エンタングルメントと量子メモリの両方を使わずに動作する測定ベースのノードを使用し、これは測定デバイス非依存の量子鍵分布(MDI-QKD)プロトコルの主観である。
MDI-QKDプロトコルは、インターリピータから信頼条件を除去するが、提案された連続変数(CV)バージョンは、その決定論的性質から恩恵を受け、従来のデバイスと互換性があり、短距離ローカルエリアネットワーク(LAN)に対して高いレートを示す。
CV-MDI-QKDプロトコルの理論的バックボーンはよく確立されているが、その安全な送信範囲は実用的LANに限られている。
本研究では,ゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)発振器・オシレータ符号を用いて,非対称CV-MDI-QKDプロトコルの高速化手法を提案する。
特に,一対のシンプレクティック変換を用いてデータとアンシラのノイズを相関付け,アンシラモードの安定化器測定からエラーシンドロームを抽出し,補正のためのデータモードを通知する手法を提案する。
数値解析により、ガウス攻撃によるプロトコルの構成可能な有限サイズセキュリティが示され、ノイズのないGKP状態とノイズの多いGKP状態を含み、有線(ファイバーベース)と無線(自由空間)の両方が構成されている。
さらに,GKP符号の残差は結合法によりさらに低減できるが,層数と有限GKPスキューズとの間にはトレードオフがあることを示す。
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