論文の概要: Secret Key Rate Analysis of Distribution Matching Algorithms for Discrete-Modulated CV-QKD
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.06783v1
- Date: Tue, 07 Jul 2026 20:24:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-09 22:50:30.209083
- Title: Secret Key Rate Analysis of Distribution Matching Algorithms for Discrete-Modulated CV-QKD
- Title（参考訳）: 離散変調CV-QKDにおける分布マッチングアルゴリズムの秘密鍵速度解析
- Abstract要約: 確率論的星座形成(PCS)は変調形式に適用され、通常は分布マッチング(DM)アルゴリズムによって実行される。
DMアルゴリズムによる最適化Maxwell-Boltzmanimat分布の近似が、プロトコルの秘密鍵レート(SKR)および過剰ノイズに対する耐性に与える影響について検討する。
その結果,記号単位のHDMはSKRを少なくとも30%劣化させるのに対し,CCDMは符号長103$以上のSKRと一致することがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6519388257052225
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Continuous variable quantum key distribution protocols (CV-QKD) with discrete modulation have been intensively investigated to bridge the gap between ideal Gaussian modulation and modern coherent optical communication systems. To mitigate the penalty of discrete modulation, probabilistic constellation shaping (PCS) is applied to the modulation format and is typically performed by distribution matching (DM) algorithms. In this paper, we address the application of DM algorithms to perform PCS in CV-QKD protocols. We investigate the impact of approximating optimized Maxwell-Boltzman distributions with DM algorithms based on Huffman (HDM) and constant composition (CCDM) codes on the protocol's secret key rate (SKR) and tolerance to excess noise. Our results show that specifically symbol-by-symbol HDM degrades the SKR by at least 30\%, whereas CCDM matches the optimal SKR with code length of $10^3$ or more symbols. Furthermore, we also provide a statistical analysis of symbol dependence for both approaches, showing that CCDM must operate with blocks of at least $10^5$ symbols for the correlations become negligible. Finally, we propose an algorithm to generate independent symbols following near-optimal distributions.
- Abstract（参考訳）: 離散変調を持つ連続可変量子鍵分布プロトコル (CV-QKD) は, 理想ガウス変調と現代のコヒーレント光通信システムとのギャップを埋めるために, 集中的に研究されている。
離散変調のペナルティを軽減するために、確率論的星座整形(PCS)が変調形式に適用され、通常は分布マッチング(DM)アルゴリズムによって実行される。
本稿では,CV-QKDプロトコルにおけるPCSを実現するためのDMアルゴリズムの適用について述べる。
Huffman (HDM) と定数合成 (CCDM) 符号に基づくDMアルゴリズムによる最適化されたMaxwell-Boltzman分布の近似が、プロトコルの秘密鍵レート (SKR) と余剰雑音に対する耐性に与える影響について検討する。
その結果,記号単位のHDMはSKRを少なくとも30倍程度劣化させるが,CCDMは符号長が10^3$以上のSKRと一致することがわかった。
さらに,両手法のシンボル依存性を統計的に解析した結果,CCDMは少なくとも10^5$のブロックで動作しなくてはならず,相関は無視できることがわかった。
最後に,近似分布に従って独立なシンボルを生成するアルゴリズムを提案する。
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