論文の概要: Performance Analysis of Multiparty GHZ-State Quantum Conference Key Agreement over Optical Fiber Channel
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.05448v1
- Date: Sun, 04 Oct 2026 18:39:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-10 13:48:12.70956
- Title: Performance Analysis of Multiparty GHZ-State Quantum Conference Key Agreement over Optical Fiber Channel
- Title（参考訳）: 光ファイバーチャネル上でのGHZ-State Quantum Conferenceキーコンセンサスの性能解析
- Abstract要約: 量子会議鍵契約(QCKA)により、複数の空間的に分離されたユーザが、構成可能な情報理論セキュリティを備えた共通鍵を確立することができる。
N$-BB84プロトコルを用いたGHZベースのQCKAシステムの有限鍵性能について検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.886634516775814
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum conference key agreement (QCKA) enables multiple spatially separated users to establish a common key with composable information-theoretic security by exploiting multipartite quantum correlations. Greenberger--Horne--Zeilinger (GHZ) states are a natural resource for this task, but their distribution over optical fiber is degraded by transmission loss, polarization decoherence, and detector imperfections. We investigate the finite-key performance of an $N$-party GHZ-based QCKA system using the $N$-BB84 protocol, where each optical link is modeled by extending the bipartite erasure--Pauli channel to incorporate detector dark counts. We characterize the impact of this quantum channel on the shared GHZ state and derive closed-form expressions for the error rates. The analytical results reveal that the local bit-error rate depends only on transmissivity and dark counts, while the global phase-error rate compounds over all $N-1$ links and therefore degrades faster with both distance and the number of parties. These error rates are integrated into a finite-key secret-key-rate (SKR) framework, in which we optimize the parameter-estimation probability via Brent's derivative-free method. Numerical results show that increasing fiber distance and network size reduce the achievable SKR. Furthermore, the optimized parameter-estimation probability consistently increases the SKR and extends the maximum secure distance relative to a fixed-allocation baseline, with comparison to the asymptotic limit quantifying the residual finite-key penalty.
- Abstract（参考訳）: 量子会議鍵契約(QCKA)により、複数の空間的に分離されたユーザが、多部量子相関を利用して構成可能な情報理論セキュリティを持つ共通鍵を確立することができる。
Greenberger--Horne-Zeilinger状態(GHZ)はこのタスクの天然資源であるが、光ファイバー上の分布は透過損失、偏光デコヒーレンス、検出器の不完全さによって劣化する。
我々は,N$-BB84プロトコルを用いたGHZベースのQCKAシステムの有限鍵特性について検討する。
我々は、この量子チャネルが共有GHZ状態に与える影響を特徴づけ、誤り率に対する閉形式式を導出する。
分析結果から、局所ビットエラー率は透過率と暗数にのみ依存し、グローバル位相エラーレートはすべてのN-1$リンクを上回り、したがって距離とパーティ数の両方でより高速に低下することが明らかとなった。
これらの誤差率は有限鍵シークレットキーレート(SKR)フレームワークに統合され、Brentの微分自由法を用いてパラメータ推定確率を最適化する。
その結果, ファイバ距離とネットワークサイズの増加は, 達成可能なSKRを減少させることがわかった。
さらに、最適化されたパラメータ推定確率は、残留有限キーペナルティを定量化する漸近極限と比較して、SKRを一貫して増加させ、固定配置ベースラインに対する最大安全な距離を延長する。
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