論文の概要: High performance reconciliation for practical quantum key distribution systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.12565v2
• Date: Mon, 20 Sep 2021 15:13:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 09:02:57.137896
• Title: High performance reconciliation for practical quantum key distribution systems
• Title（参考訳）: 実用的な量子鍵分散システムのための高性能リコンシリエーション
• Authors: Hao-Kun Mao, Qiong Li, Peng-Lei Hao, Bassem Abd-El-Atty, Abdullah M. Iliyasu
• Abstract要約: 1.038の効率で最大570Mbpsのスループットを実現しました。 我々のソリューションは、変動する通信遅延と量子ビット誤り率(QBER)に優れた適応性を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0623865942628594
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) is a promising technique for secure communication based on quantum mechanical principles. To improve the secure key rate of a QKD system, most studies on reconciliation primarily focused on improving the efficiency. With the increasing performance of QKD systems, the research priority has shifted to the improvement of both throughput and efficiency. In this paper, we propose a high performance solution of Cascade reconciliation, including a high-throughput-oriented framework and an integrated-optimization-oriented scheme. Benefiting from the fully utilizing computation and storage resources, effectively dealing with communication delays, the integrated-optimization-oriented parameters setting, etc., an excellent overall performance was achieved. Experimental results showed that, the throughput of up to 570Mbps with an efficiency of 1.038 was achieved, which, to our knowledge, was more than four times faster than any throughput previously demonstrated. Furthermore, throughputs on real data sets were capable of reaching up to 86Mbps even on embedded platforms. Additionally, our solution offers good adaptability to the fluctuating communication delay and quantum bit error rate (QBER). Based on our study, low performance (i.e. low power-consumption and cost-effective) CPU platforms will be sufficient for reconciliation in the existing and near-term QKD systems.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学原理に基づくセキュアな通信技術である。 QKDシステムのセキュアな鍵レートを改善するために、主に効率の向上に焦点を当てた和解に関する研究がほとんどである。 QKDシステムの性能向上に伴い、研究の優先度はスループットと効率の両方の改善に移行した。 本稿では,高スループット指向フレームワークと統合最適化指向スキームを含むカスケード和解の高性能解を提案する。 完全活用された計算資源とストレージ資源、効果的な通信遅延処理、統合最適化指向パラメータ設定等により、全体的な性能が向上した。 実験の結果,1.038の効率で最大570Mbpsのスループットを達成した。 さらに、実際のデータセットのスループットは、組み込みプラットフォームでも最大86Mbpsに達することができた。 さらに、我々のソリューションは、変動する通信遅延と量子ビット誤り率(QBER)に優れた適応性を提供する。 本研究により,CPUプラットフォームの性能低下(低消費電力とコスト効率)は,既存のQKDシステムと短期的なQKDシステムの和解に十分であることがわかった。

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