論文の概要: Quantum Key Distribution Without Shared Reference Frame Under Unital Noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.23239v1
• Date: Mon, 22 Jun 2026 12:24:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-24 23:06:34.325639
• Title: Quantum Key Distribution Without Shared Reference Frame Under Unital Noise
• Title（参考訳）: 単位雑音下での共有参照フレームのない量子鍵分布
• Authors: Junaid ur Rehman, Shehbaz Tariq, Symeon Chatzinotas,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)の、未知、定常、単位の量子ビットチャネル上の一般的かつ実用的なシナリオを考察する。 物理量子ビットノイズと共有参照フレームの欠如を克服する2つの手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.7789646649633
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We consider a general and practical scenario of quantum key distribution (QKD) over an unknown, stationary, unital qubit channel. Furthermore, due to practical limitations, e.g., relative movement and rotation of communicating parties, a global shared reference frame cannot be established. This scenario can routinely appear in satellite QKD. We propose two methods to overcome the physical qubit noise and the lack of shared reference frame. The first proposed approach involves constructing the Pauli transfer matrix (PTM) description of the channel, which we achieve without requiring a shared reference frame, by absorbing the lack of shared reference frame in the channel definition. This is followed by the identification of singular vectors of PTM as the Bloch vectors for optimal signal states. In the optimized local bases, the resulting correlations are equivalent, up to outcome relabeling, to those of a Pauli channel, allowing us to show the optimality of the BB84 and six-state QKD protocols under these conditions. The second approach, called the sequential basis matching (SBM) involves sequentially identifying the channel-optimized local bases that enable QKD. We show that both of these approaches result in the same effective key exchange rate for QKD.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)の、未知、定常、単位の量子ビットチャネル上の一般的かつ実用的なシナリオを考察する。 さらに、実践的な制限、例えば、通信相手の相対移動や回転により、グローバルな共有参照フレームが確立できない。 このシナリオは衛星QKDで定期的に見られる。 物理量子ビットノイズと共有参照フレームの欠如を克服する2つの手法を提案する。 最初に提案されたアプローチは、チャンネル定義における共有参照フレームの欠如を吸収することにより、共有参照フレームを必要とせずに実現できるチャネルのパウリ転送行列(PTM)記述を構築することである。 この後、最適信号状態に対するブロッホベクトルとして PTM の特異ベクトルが特定される。 最適化されたローカルベースでは、結果として得られる相関関係はパウリチャネルのものと同等であり、これらの条件下でのBB84および6状態QKDプロトコルの最適性を示すことができる。 第2のアプローチはシーケンシャルベースマッチング(SBM)と呼ばれ、QKDを可能にするチャンネル最適化ローカルベースをシーケンシャルに識別する。 いずれの手法もQKDの鍵交換レートが同じであることを示す。

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