論文の概要: A Scalable Multi-Protocol Platform for Quantum Key Distribution Simulation with Rigorous Statistical Evaluation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.01297v1
- Date: Tue, 01 Sep 2026 14:28:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-02 16:31:36.764517
- Title: A Scalable Multi-Protocol Platform for Quantum Key Distribution Simulation with Rigorous Statistical Evaluation
- Title（参考訳）: 厳密な統計的評価を伴う量子鍵分布シミュレーションのためのスケーラブルなマルチプロトコルプラットフォーム
- Authors: Anuj Rathore, Kartick Sutradhar,
- Abstract要約: 本稿では,1つのPython/Qiskitエンジン内に4つの基盤BB84, B92, E91, BBM92を実装した統一QKDシミュレーションプラットフォームを提案する。
共有障害モデルでは、ファイバの減衰、ソースと検出器の損失、多孔質化ドリフト、およびインターセプト-リセプトの盗聴をカバーしている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.586191108738563
- License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
- Abstract: Quantum Key Distribution (QKD) offers information- theoretically secure key establishment grounded in the laws of quantum physics, yet its practical reach is limited by the prohibitive cost of photonic hardware and the fragmented nature of existing simulation tools. Most simulators support only a single protocol and report results from individual stochastic runs, making systematic protocol comparison and reproducible statistical inference difficult. This paper presents a unified QKD simulation platform that implements four foundational protocols BB84, B92, E91, and BBM92 within a single Python/Qiskit engine. A shared impairment model covers fiber attenuation, source and detector losses, po- larization drift, and configurable intercept-resend eavesdropping. The platform is accessible through two independent interfaces that share the same backend: a desktop application (Tkinter, Matplotlib) for local experimentation and a browser-based web client (React, Node.js/Express) for zero-install remote access. All reported results are drawn from repeated-run studies (20 independent runs, 10000 qubits each), with mean, standard deviation, and 95% confidence intervals stated throughout. At a 25 km fiber link, BB84 achieves the highest mean key-rate of 160,045 Hz, followed by BBM92 (80023 Hz), E91 (52815 Hz), and B92 (40011 Hz) ordering that tracks simulation-derived sifting efficiencies precisely. Under the E91 protocol, the CHSH S-statistic averages 2.12 at baseline and falls to 1.58 when an eavesdropper is activated, demonstrating Bell-inequality-based intrusion detection independent of QBER
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(Quantum Key Distribution, QKD)は、量子物理学の法則に基づく情報理論的に安全な鍵の確立を提供するが、その実用的到達範囲はフォトニックハードウェアの禁止コストと既存のシミュレーションツールの断片的な性質によって制限されている。
ほとんどのシミュレータは単一のプロトコルのみをサポートし、個々の確率実行の結果を報告し、体系的なプロトコル比較と再現可能な統計的推測を困難にしている。
本稿では,単一のPython/Qiskitエンジン内に,BB84,B92,E91,BBM92の4つの基本プロトコルを実装した統一QKDシミュレーションプラットフォームを提案する。
共有障害モデルでは、ファイバの減衰、ソースと検出器の損失、ポラリゼーションドリフト、設定可能なインターセプト-リセプトの盗聴をカバーしている。
デスクトップアプリケーション(Tkinter, Matplotlib)はローカルな実験用であり、ブラウザベースのWebクライアント(React, Node.js/Express)はゼロインストールのリモートアクセスである。
報告されたすべての結果は、平均偏差、標準偏差、95%の信頼区間を含む、繰り返し実行される研究(20の独立ラン、各10000キュービット)から引き出される。
25kmのファイバリンクで、BB84は160,045Hzの最高平均キーレートを獲得し、続いてBBM92 (80023 Hz)、E91 (52815 Hz)、B92 (40011 Hz) の順に、シミュレーションから導出されるシフティング効率を正確に追跡する。
E91プロトコルでは、CHSH S-statistic average 2.12 at baseline and fall to 1.58 when a eavesdropper isactivated, demonstrate Bell-inquality-based intrusion detection without QBER。
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