論文の概要: Noise adaptive two-way secure deterministic quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.27902v1
• Date: Wed, 27 May 2026 03:26:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-28 17:38:55.715649
• Title: Noise adaptive two-way secure deterministic quantum key distribution
• Title（参考訳）: 雑音適応二方向セキュア決定論的量子鍵分布
• Authors: Abinash Kar, Ayan Patra, Aditi Sen De, Tamoghna Das,
• Abstract要約: 雑音適応型量子鍵分布(QKD)プロトコルを導入する。 我々は、集団攻撃下での適応的シナリオと従来の非適応的シナリオの両方に対して、対応する秘密鍵レートを導出する。 本研究は,現実的な雑音のある量子チャネル上でのセキュアな通信を改善するための強力なフレームワークとして,雑音適応型符号化と復号化を確立した。
• 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: We introduce noise-adaptive quantum key distribution (QKD) protocols, in which the honest parties optimize the encoding (state preparation) and decoding (measurement basis) operations according to the noise models affecting the honest subsystems induced by an eavesdropper. This extends conventional QKD schemes that employ fixed encoding and decoding strategies independent of the noise characteristics of the communication channel. We investigate three representative protocols: entanglement-based secure dense coding (SDC), the entanglement-free Lucamarini and Mancini (LM05), and a two-way prepare-and-measure Bennett Brassard (BB84) protocols. Using entropic uncertainty relations, we derive the corresponding secret key rates for both adaptive and conventional non-adaptive scenarios under collective attacks. For independent but identical noise acting on the forward and backward transmission channels, as well as for correlated and non-Markovian environments, we identify classes of channels for which adaptive schemes yield enhanced secret key rates for the considered protocols. In contrast, we also determine Pauli channels, including depolarizing and bit flip channels, for which adaptive strategies provide no benefit. We further show that these optimal sets are generally non-unique and can differ substantially from the unitaries that maximize dense-coding capacity in the absence of security constraints. Our results establish noise-adaptive encoding and decoding as a powerful framework for improving secure communication over realistic noisy quantum channels.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Eavesdropperによって誘導される正直なサブシステムに影響を及ぼすノイズモデルに基づいて,ノイズ適応型量子鍵分布(QKD)プロトコルを導入し,符号化(状態準備)と復号(測定ベース)操作を最適化する。 これにより、通信チャネルのノイズ特性とは無関係に、固定符号化と復号戦略を用いる従来のQKD方式が拡張される。 本稿では, 絡み合いに基づくセキュア高密度符号化(SDC), 絡み合いのないLumcamarini and Mancini(LM05), BB84プロトコルの3つの代表的なプロトコルについて検討する。 エントロピー的不確実性関係を用いて、集団攻撃下での適応的シナリオと従来の非適応的シナリオの両方に対して対応する秘密鍵レートを導出する。 前方および後方の伝送路に作用する独立した同一のノイズに対して、および相関および非マルコフ環境に対して、適応型スキームが検討されたプロトコルに対して秘密鍵レートを向上するチャネルのクラスを特定する。 対照的に、適応戦略が利益をもたらすことのない非分極チャネルやビットフリップチャネルを含む、パウリチャネルも決定する。 さらに、これらの最適集合は一般に非特異であり、セキュリティ制約がない場合の高密度符号化容量を最大化するユニタリとは大きく異なることが示される。 本研究は,現実的な雑音のある量子チャネル上でのセキュアな通信を改善するための強力なフレームワークとして,雑音適応型符号化と復号化を確立した。

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