Fugu-MT 論文翻訳(概要): Enhancing secure key rates of satellite QKD using a quantum dot single-photon source

論文の概要: Enhancing secure key rates of satellite QKD using a quantum dot single-photon source

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.11818v1
Date: Thu, 24 Sep 2020 16:55:16 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-05-01 02:36:48.319753
Title: Enhancing secure key rates of satellite QKD using a quantum dot single-photon source
Title（参考訳）: 量子ドット単一光子源を用いた衛星QKDの安全な鍵レート向上
Authors: Poompong Chaiwongkhot, Sara Hosseini, Arash Ahmadi, Brendon L. Higgins, Dan Dalacu, Philip J. Poole, Robin L. Williams, Michael E. Reimer, Thomas Jennewein
Abstract要約: グローバルな量子セキュア通信は、軌道上の衛星を用いた量子鍵分布(QKD)を用いて実現できる。既存の技術では、減衰レーザーを弱コヒーレントパルス(WCP)源として、いわゆるデコイ状態プロトコルを用いて、必要な単一光子レベルのパルスを生成する。我々は、ナノワイヤに埋め込まれた半導体量子ドット(QD)から生成された真の単一光子パルスを用いて、この制限を改善する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5420492913071214
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Global quantum secure communication can be achieved using quantum key distribution (QKD) with orbiting satellites. Established techniques use attenuated lasers as weak coherent pulse (WCP) sources, with so-called decoy-state protocols, to generate the required single-photon-level pulses. While such approaches are elegant, they come at the expense of attainable final key due to inherent multi-photon emission, thereby constraining secure key generation over the high-loss, noisy channels expected for satellite transmissions. In this work we improve on this limitation by using true single-photon pulses generated from a semiconductor quantum dot (QD) embedded in a nanowire, possessing low multi-photon emission ($<10^{-6}$) and an extraction system efficiency of -15 dB (or 3.1%). Despite the limited efficiency, the key generated by the QD source is greater than that generated by a WCP source under identical repetition rate and link conditions representative of a satellite pass. We predict that with realistic improvements of the QD extraction efficiency to -4.0 dB (or 40%), the quantum-dot QKD protocol outperforms WCP-decoy-state QKD by almost an order of magnitude. Consequently, a QD source could allow generation of a secure key in conditions where a WCP source would simply fail, such as in the case of high channel losses. Our demonstration is the first specific use case that shows a clear benefit for QD-based single-photon sources in secure quantum communication, and has the potential to enhance the viability and efficiency of satellite-based QKD networks.
Abstract（参考訳）: グローバルな量子セキュア通信は、軌道上の衛星を用いた量子鍵分布(QKD)を用いて実現できる。確立された技術では、減衰レーザーを弱コヒーレントパルス(WCP)源として、いわゆるデコイ状態プロトコルを用いて、必要な単一光子レベルのパルスを生成する。このようなアプローチはエレガントだが、固有の多光子放射のために到達可能な最終鍵を犠牲にし、衛星送信に期待される高損失でノイズの多いチャネルに対して安全な鍵生成を制約する。本研究では、ナノワイヤに埋め込まれた半導体量子ドット(QD)から生成される真の単一光子パルスを用いて、低光子放出(<10^{-6}$)と、15dB(または3.1%)の抽出システム効率を有するこの制限を改善する。効率が制限されているにもかかわらず、QDソースが生成する鍵は、同じ繰り返し率でWCPソースが生成し、衛星パスを表すリンク条件よりも大きい。量子ドットQKDプロトコルは,QD抽出効率を4.0dB (または40%) に現実的に改善することにより,WCP-デコイ状態QKDをほぼ1桁向上させる。したがって、qdソースは、wcpソースが単に失敗するような条件において、チャネル損失が大きい場合など、セキュアなキーの生成を可能にすることができる。我々の実証は、セキュアな量子通信におけるQDベースの単一光子源の明確なメリットを示す最初の特定のユースケースであり、衛星ベースのQKDネットワークの生存性と効率を高める可能性を秘めている。

関連論文リスト

Polarization-encoded quantum key distribution with a room-temperature telecom single-photon emitter [47.54990103162742]
単一光子源(SPS)は量子鍵分布(QKD)に直接適用できる GaN欠陥に基づく室温通信SPSを用いた分極符号化QKDの観測を行った。
論文参考訳（メタデータ） (2024-09-25T16:17:36Z)
Superior decoy state and purification quantum key distribution protocols for realistic quantum-dot based single photon sources [0.35342120781147623]
我々は、理想のポアソニアン光子源から遠く離れた実用的な2つの単純な実装プロトコルを実験的にエミュレートし、最先端のWCSより優れていることを示す。量子ドットのビエクシトン・エキシトンカスケードの光子統計を工学的に解析することにより、切り離されたデコイ状態プロトコルか、あるいは隠蔽された浄化プロトコルを用いることができることを示す。
論文参考訳（メタデータ） (2024-09-12T11:07:50Z)
Experimental single-photon quantum key distribution surpassing the fundamental coherent-state rate limit [11.795169912821704]
単一光子源は量子ネットワークに必須であり、量子鍵分布(QKD)から急成長する量子インターネットへの応用を可能にする。本稿では、高効率単一光子源を用いた高速QKDを報告し、コヒーレント光の基本速度限界を超越するSKRを実現する。我々の研究は、QKDアプリケーションにおけるコヒーレント光よりもナノテクノロジーベースの単一光子源の方が優れた性能を示し、グローバル量子インターネットの実現に向けて重要な一歩を踏み出した。
論文参考訳（メタデータ） (2024-06-04T07:28:15Z)
A practical transmitter device for passive state BB84 quantum key distribution [0.0]
送信装置内の量子状態の生成は、複雑さとコストの両方において重要な要因である。完全に受動的な状態準備アプローチは、状態準備とQRNGステージを1つの光学機器に組み合わせることで、これらの問題をエレガントに解決する。 10kmのファイバ上にQKDリンクを確立し,110ビット/秒の秘密鍵レートを生成することで,簡易な送信機を実証した。
論文参考訳（メタデータ） (2024-05-14T10:08:46Z)
Experimental demonstration of Continuous-Variable Quantum Key Distribution with a silicon photonics integrated receiver [0.0]
量子鍵分布(QKD)は量子暗号分野における顕著な応用である。平衡検出が可能なシリコンPICを用いたCV-QKD受信機を提案する。
論文参考訳（メタデータ） (2023-11-07T13:27:47Z)
Experimental demonstration of scalable quantum key distribution over a thousand kilometers [0.0]
量子鍵分布は、量子コンピュータ攻撃に対する保護を提供する。長距離伝送は、光チャネルにおける必須信号減衰が約100kmの距離で発生するため、問題となる。本稿では1079km以上の量子鍵分布が可能なTQ-QKDプロトコルの実験実験について述べる。
論文参考訳（メタデータ） (2023-06-07T16:58:52Z)
Quantum Key Distribution Using a Quantum Emitter in Hexagonal Boron Nitride [48.97025221755422]
六方晶窒化ホウ素中の明るい単一光子源を用いた室温, 離散可変量子鍵分布系を実証した。我々は100万ビットの鍵を生成し、約70,000ビットの秘密鍵を6%の量子ビット誤り率で証明した。本研究は,hBN欠陥で実現した有限鍵BB84QKDシステムの最初の証明である。
論文参考訳（メタデータ） (2023-02-13T09:38:51Z)
QUICK$^3$ -- Design of a satellite-based quantum light source for quantum communication and extended physical theory tests in space [73.86330563258117]
単一光子ソースは、衛星ベースの量子キー分散シナリオにおけるセキュアなデータレートを向上させることができる。ペイロードは3U CubeSatに統合され、2024年に低軌道への打ち上げが予定されている。
論文参考訳（メタデータ） (2023-01-26T15:34:11Z)
Efficient room-temperature molecular single-photon sources for quantum key distribution [51.56795970800138]
量子鍵分散(QKD)は、情報理論の安全な方法で複数のユーザ間で暗号鍵を分配することを可能にする。室温で動作し、785nmで発光する分子ベースの単一光子源を利用した概念QKDシステムを紹介し,実証する。
論文参考訳（メタデータ） (2022-02-25T11:52:10Z)
Realizing quantum nodes in space for cost-effective, global quantum communication: in-orbit results and next steps [94.08853042978113]
SpooQy-1は、量子技術センターで開発された衛星である。資源制約のあるCubeSatプラットフォーム上での光子対の絡み合った動作の実証に成功した。
論文参考訳（メタデータ） (2021-04-22T02:59:23Z)
Path-encoded high-dimensional quantum communication over a 2 km multicore fiber [50.591267188664666]
パス符号化された高次元量子状態の2km長のマルチコアファイバ上での信頼性伝送を実証する。安定した干渉検出が保証され、低いエラー率と秘密鍵レートの6.3Mbit/sの生成が可能になる。
論文参考訳（メタデータ） (2021-03-10T11:02:45Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。