論文の概要: Emergent Operational Entanglement Graphs and Sub-Quadratic Authentication Scaling in Realistic E91 Quantum Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.27434v1
• Date: Fri, 22 May 2026 10:17:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-29 01:06:09.706042
• Title: Emergent Operational Entanglement Graphs and Sub-Quadratic Authentication Scaling in Realistic E91 Quantum Networks
• Title（参考訳）: E91量子ネットワークにおける創発的操作絡み合いグラフとサブ量子認証スケーリング
• Authors: José Luis Rosales,
• Abstract要約: 我々は、損失、デコヒーレンス、LOCC制約の下で動作している量子通信ネットワークが、基本的に異なるスケーリング法則を示すことを示す。 この結果から,量子通信ネットワークにおけるスケーラブルな認証は,絡み合い輸送の物理から直接的に現れることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Large-scale entanglement-based quantum key distribution (QKD) networks are commonly assumed to require authentication resources scaling quadratically with the number of users. We show that realistic quantum communication networks operating under loss, decoherence, and LOCC constraints exhibit fundamentally different scaling laws. Using Pauli transfer matrix (PTM) transport, we demonstrate that Bell correlations decay exponentially along entanglement-swapping paths, generating finite operational correlation lengths and sparse operational entanglement graphs. In sparse metropolitan quantum networks, the number of CHSH-usable Bell pairs consequently scales linearly with network size, while authentication complexity scales as \[ Θ(N\log N), \] under sparse-mixing assumptions. We further present an ancilla-assisted distributed Bell-state verification framework for realistic E91 quantum metropolitan infrastructures. Our results suggest that scalable authentication in quantum communication networks emerges directly from the physics of entanglement transport.
• Abstract（参考訳）: 大規模絡み合いに基づく量子鍵分布(QKD)ネットワークは、一般的に、ユーザ数と2次スケールの認証リソースを必要とすると仮定される。 我々は、損失、デコヒーレンス、LOCC制約の下で動作している現実的な量子通信ネットワークが、基本的に異なるスケーリング法則を示すことを示した。 Pauli TransferMatrix (PTM) 輸送を用いて,ベルの相関は絡み合い-スワッピング経路に沿って指数関数的に減衰し,有限操作相関長とスパース操作絡み合いグラフを生成することを示した。 スパース大都市圏の量子ネットワークでは、CHSHで使用可能なベルペアの数はネットワークサイズと線形にスケールし、一方、認証複雑性はスパース混合仮定の下では \[ >(N\log N), \] にスケールする。 さらに、現実的なE91量子大都市インフラのためのアンシラ支援分散ベル状態検証フレームワークを提案する。 この結果から,量子通信ネットワークにおけるスケーラブルな認証は,絡み合い輸送の物理から直接的に現れることが示唆された。

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