論文の概要: Passive-User Bell-State Loop-Back Key Establishment without Quantum Detectors at the User Nodes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.19551v1
• Date: Wed, 17 Jun 2026 19:49:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-19 18:23:39.512744
• Title: Passive-User Bell-State Loop-Back Key Establishment without Quantum Detectors at the User Nodes
• Title（参考訳）: ユーザノードにおける量子検出器のないパッシブユーザベル状態ループバックキー設定
• Authors: Luis Adrián Lizama-Pérez,
• Abstract要約: 2人の受動的ユーザ間の秘密鍵設定のために,Loop-Back量子鍵分布アーキテクチャのベル状態拡張を提案し,解析する。 提案した環境では、1つのアクティブステーションであるアリスが絡み合った状態のインフラを提供し、初期準備されたベルペアの1キュービットを保持し、2人の受動的ユーザーを通して走行サブシステムを送信する。 各受動的ユーザは同一の走行サブシステムに局所的なパウリ操作を適用するため、アリスが観察した操作は有効な構成である。
• 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: We propose and analyze a Bell-state extension of the Loop-Back quantum key distribution architecture for secret-key establishment between two passive users that do not require quantum transmitters or quantum detectors. In the proposed setting, a single active station, Alice, provides the entangled-state infrastructure, retains one qubit of an initially prepared Bell pair, and sends the traveling subsystem through two passive users, denoted by $B_1$ and $B_2$. Each passive user applies a local Pauli operation to the same traveling subsystem, so that the operation observed by Alice is only the effective composition $U_{\mathrm{eff}}=U_2U_1$. After the subsystem returns, Alice performs a Bell-state measurement and, using her private knowledge of the initial Bell state, deterministically identifies the effective Pauli operation. However, the individual factors $U_1$ and $U_2$ remain algebraically hidden from Alice whenever the local choices are uniformly and independently selected. The public effective operation acts as a parity-like constraint: each passive user can infer the operation applied by the other from its own private choice, while the active station learns only the global composition. This construction transfers the essential distributed-transformation mechanism of passive-user Loop-Back QKD to the entangled-state regime. Unlike single-qubit passive-user schemes, whose useful events are intrinsically post-selected, the Bell-state version is limited primarily by the success probability of the Bell-state measurement. We discuss the algebraic structure of the protocol, its interpretation as an infrastructure-assisted mediated key-establishment mechanism, and the physical assumptions required to protect passive Pauli modulators against active injection or Trojan-horse-type attacks.
• Abstract（参考訳）: 量子送信機や量子検出器を必要としない2人の受動的ユーザ間で秘密鍵を確立するために,Loop-Back量子鍵分布アーキテクチャのベル状態拡張を提案し,解析する。 提案した設定では、1つのアクティブステーションであるAliceは、絡み合った状態のインフラを提供し、初期準備されたベルペアの1キュービットを保持し、2人の受動的ユーザ($B_1$と$B_2$)を通して走行サブシステムを送信する。 各受動的ユーザは同じ走行サブシステムにローカルのPauli操作を適用するため、Aliceによって観測される操作は、U_{\mathrm{eff}}=U_2U_1$という有効な構成に限られる。 サブシステムが戻ると、アリスはベル状態の測定を行い、ベル状態に関する個人的な知識を用いて、効果的なパウリ操作を決定的に特定する。 しかし、局所選択が一様かつ独立に選択されるたびに、$U_1$と$U_2$はアリスから代数的に隠される。 公共の効力のある操作はパリティライクな制約として機能し、各受動的ユーザはそれぞれのプライベートな選択から他者が適用した操作を推測し、アクティブステーションはグローバルな構成のみを学習する。 この構造は、受動ユーザループバックQKDの本質的な分散変換機構を絡み合った状態に伝達する。 有用なイベントが本質的にポストセレクトされるシングルキュービットのパッシブユーザスキームとは異なり、ベル状態測定はベル状態測定の成功確率によって制限される。 本稿では,プロトコルの代数構造,インフラ支援型鍵確立機構としての解釈,アクティブインジェクションやトロイの木馬型攻撃に対するパッシブ・パウリ・モジュレータの保護に必要な物理的仮定について論じる。

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