論文の概要: CV-QKD with noisy coherent states and realistic displacement receivers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.10414v1
• Date: Wed, 07 Oct 2026 16:56:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 21:58:23.063735
• Title: CV-QKD with noisy coherent states and realistic displacement receivers
• Title（参考訳）: ノイズコヒーレント状態と現実的変位受信器を有するCV-QKD
• Abstract要約: 変位操作を行い、光子検出を行うことにより、準最適二元コヒーレント状態判別を実現することができる。 この識別戦略を,完全連続可変量子鍵分布プロトコルに変換する。 我々は,プロトコルの性能を様々な透過率と雑音パラメータで評価する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 39.146761527401424
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Near-optimal binary coherent state discrimination can be achieved by performing a displacement operation followed by photon detection. This displacement serves as a control parameter that can be tuned to optimize a chosen figure of merit, which makes such receivers attractive beyond state discrimination. Here, we turn this discrimination strategy into a complete continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD) protocol based on a binary alphabet of noisy coherent states (displaced thermal states) and displacement receivers. We develop a strategy for estimating the channel parameters with the same displacement receiver, since standard quadrature-based methods do not apply. While a key map can be obtained with on/off detection, we demonstrate that reliable parameter estimation requires photon-number-resolving detection with sufficient resolution. Finite detector resolution underestimates the observed noise and constitutes a potential security loophole, which we quantify and show to be mitigable with modest resolution. We analyze the protocol's security against entangling-cloner collective attacks in the asymptotic regime, for both direct and reverse reconciliation, and show that it can generate secret keys even under noisy state preparation and imperfect detection. Interestingly, we find that the displacement that minimizes the discrimination error probability also performs well for key generation, thus providing a useful and analytically tractable tuning strategy for the CV-QKD receiver. We evaluate the protocol's performance over a range of transmittances and noise parameters, showing that the displacement receiver can outperform conventional homodyne detection in experimentally relevant regimes. Together, our results point to displacement receivers as a promising alternative for CV-QKD implementations.
• Abstract（参考訳）: 変位操作を行い、光子検出を行うことにより、準最適二元コヒーレント状態判別を実現することができる。 この変位は、選択されたメリットのフィギュアを最適化するために調整できる制御パラメータとして機能する。 ここでは、この判別戦略を、雑音の多いコヒーレント状態(熱状態の置換)と変位受信器のバイナリアルファベットに基づく完全連続可変量子鍵分布(CV-QKD)プロトコルに変換する。 標準2次法では適用できないため,同一の変位受信器を用いてチャネルパラメータを推定する手法を開発した。 オン/オフ検出でキーマップが得られるが、信頼性のあるパラメータ推定には十分な解像度で光子数分解検出が必要であることを実証する。 有限検出器分解能は観測されたノイズを過小評価し、潜在的なセキュリティの抜け穴を構成する。 我々は,無症候性体制における絡み合う集団攻撃に対するプロトコルの安全性を,直接的・逆的な和解のために分析し,ノイズの多い状態の準備や不完全な検出の下でも秘密鍵を生成可能であることを示す。 CV-QKD受信機において,識別誤り確率を最小化する変位が鍵生成にも有効であることは興味深い。 提案プロトコルの性能は, 伝送特性とノイズパラメータの範囲で評価し, 従来のホモダイン検出よりも高い性能を示すことを示す。 この結果から,CV-QKD実装の代替手段としての変位受信機が期待できることを示す。

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