論文の概要: Machine learning aided carrier recovery in continuous-variable quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.09321v1
• Date: Fri, 21 Feb 2020 14:21:48 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-02 11:38:28.223528
• Title: Machine learning aided carrier recovery in continuous-variable quantum key distribution
• Title（参考訳）: 連続可変量子鍵分布におけるキャリア回復を支援する機械学習
• Authors: Hou-Man Chin, Nitin Jain, Darko Zibar, Ulrik L. Andersen and Tobias Gehring
• Abstract要約: 20kmの光ファイバーリンク上での実験結果から、低出力のパイロットでも、無人カルマンフィルタ(UKF)が極めて低い余剰ノイズを確保できることが示されている。 これによりCV-QKDシステムは実装の複雑さが低く、多様な伝送路でシームレスに動作することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6999740786886537
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The secret key rate of a continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD) system is limited by excess noise. A key issue typical to all modern CV-QKD systems implemented with a reference or pilot signal and an independent local oscillator is controlling the excess noise generated from the frequency and phase noise accrued by the transmitter and receiver. Therefore accurate phase estimation and compensation, so-called carrier recovery, is a critical subsystem of CV-QKD. Here, we explore the implementation of a machine learning framework based on Bayesian inference, namely an unscented Kalman filter (UKF), for estimation of phase noise and compare it to a standard reference method. Experimental results obtained over a 20 km fibre-optic link indicate that the UKF can ensure very low excess noise even at low pilot powers. The measurements exhibited low variance and high stability in excess noise over a wide range of pilot signal to noise ratios. This may enable CV-QKD systems with low implementation complexity which can seamlessly work on diverse transmission lines.
• Abstract（参考訳）: 連続可変量子鍵分布(CV-QKD)システムの秘密鍵レートは余剰ノイズによって制限される。 CV-QKDシステムに共通する鍵となる問題は、参照信号またはパイロット信号と独立ローカル発振器で実装され、送信機と受信機によって発生する周波数および位相ノイズから発生する余剰ノイズを制御することである。 したがって、正確な位相推定と補償、いわゆるキャリアリカバリはCV-QKDの重要なサブシステムである。 本稿では,ベイズ推定に基づく機械学習フレームワーク,すなわち位相雑音推定のための非香りカルマンフィルタ(unscented kalman filter:ukf)の実装について検討し,標準参照法と比較する。 20kmのファイバー・オプティカルリンクで得られた実験結果は、低パイロットパワーでも非常に低いノイズを保証できることを示している。 この測定はパイロット信号からノイズ比まで幅広い範囲にわたって低ばらつきと高安定性を示した。 これによりCV-QKDシステムは実装の複雑さが低く、多様な伝送路でシームレスに動作することができる。

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