論文の概要: Continuous-Variable MIMO THz Quantum Secret Sharing: Gaussian-modulation and Passive-modulation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.08158v1
- Date: Thu, 09 Jul 2026 06:51:15 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-10 14:45:27.43013
- Title: Continuous-Variable MIMO THz Quantum Secret Sharing: Gaussian-modulation and Passive-modulation
- Title（参考訳）: 連続可変MIMO THz量子秘密共有:ガウス変調とパッシブ変調
- Abstract要約: セキュアなマルチパーティキー共有を実現するために、量子秘密共有(QSS)が提案されている。
既存のQSSプロトコルの多くはシングルインプットシングルアウトプット(SISO)チャネルに依存しており、これは達成可能な秘密鍵レート(SKR)と送信距離を制限する。
本稿では、テラヘルツ(THz)帯域で動作するMIMOアーキテクチャに基づく連続可変(CV)Sプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.61803162905257
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Although quantum key distribution (QKD) enables information-theoretically secure key distribution, it is mainly designed for point-to-point communication and cannot directly support multi-user collaborative scenarios. To address this limitation, quantum secret sharing (QSS) has been proposed to enable secure multiparty key sharing. However, most existing QSS protocols rely on a single-input single-output (SISO) channel, which limits the achievable secret key rate (SKR) and transmission distance. This paper proposes a continuous-variable (CV) QSS protocol based on a multiple-input multiple-output (MIMO) architecture operating in the terahertz (THz) band. In the proposed scheme, transmit-receive beamforming decomposes the MIMO channel into multiple parallel SISO subchannels, thereby improving both the SKR and transmission distance. We describe the QSS transmission procedure and derive the SKR expressions for eight protocol variants under Gaussian collective attacks. Specifically, Gaussian modulation and passive modulation are considered at the transmitter, while homodyne and heterodyne detection are considered at the receiver. Both asymptotic and composable finite-size SKR formulas are derived to characterize the ideal upper-bound performance and the achievable performance under finite resources, respectively. Simulation results show that, under ideal assumptions including perfect channel state information, perfect phase synchronization, and ideal beamforming, the Gaussian-modulation protocol with a 32 x 32 antenna configuration and the passive-modulation protocol with a 1024 x 1024 antenna configuration achieve transmission distances of 14.99 m and 160 m in the atmospheric channel, respectively. These results provide an idealized theoretical benchmark for evaluating the potential performance gains of MIMO-assisted THz CV-QSS in indoor and short-range outdoor wireless networks.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、情報理論的に安全な鍵分布を可能にするが、主にポイントツーポイント通信用に設計されており、マルチユーザ協調シナリオを直接サポートできない。
この制限に対処するため、セキュアなマルチパーティキー共有を実現するために量子秘密共有(QSS)が提案されている。
しかし、既存のQSSプロトコルの多くはシングルインプットシングルアウトプット(SISO)チャネルに依存しており、これは達成可能な秘密鍵レート(SKR)と送信距離を制限する。
本稿では、テラヘルツ(THz)帯域で動作するマルチインプット多重出力(MIMO)アーキテクチャに基づく連続可変(CV)QSSプロトコルを提案する。
提案方式では,MIMOチャネルを複数並列SISOサブチャネルに分解し,SKRと送信距離の両方を改善する。
ガウス集団攻撃下では,QSS送信手順を記述し,SKR式を8つのプロトコル変種に対して導出する。
具体的には、送信機ではガウス変調とパッシブ変調が考慮され、受信機ではホモダインとヘテロダイン検出が考慮されている。
漸近的および構成可能な有限サイズSKR式は、それぞれ有限資源下での理想的な上界性能と達成可能な性能を特徴付けるために導出される。
シミュレーションの結果, 完全チャネル状態情報, 完全位相同期, 理想的なビームフォーミングを含む理想的な仮定の下では, 32×32アンテナ構成のガウス変調プロトコル, 1024×1024アンテナ構成のパッシブ変調プロトコルは, 大気圧チャネルの伝送距離が14.99m, 160mとなる。
これらの結果は、室内および短距離屋外無線ネットワークにおけるMIMO支援型THz CV-QSSの性能向上を評価するための理想的な理論的ベンチマークを提供する。
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