論文の概要: MIMO Terahertz Quantum Key Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.03642v3
• Date: Sat, 10 Jul 2021 05:39:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 03:28:10.060698
• Title: MIMO Terahertz Quantum Key Distribution
• Title（参考訳）: MIMOテラヘルツ量子鍵分布
• Authors: Neel Kanth Kundu, Soumya P. Dash, Matthew R. McKay, and Ranjan K. Mallik
• Abstract要約: 室温で動作するテラヘルツ(THz)周波数アプリケーションのための量子鍵分布(QKD)方式を提案する。 提案手法は,第5世代超セキュア無線通信システムにおいて,屋内および屋外のQKDアプリケーションに使用することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.156975741478018
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We propose a multiple-input multiple-output (MIMO) quantum key distribution (QKD) scheme for terahertz (THz) frequency applications operating at room temperature. Motivated by classical MIMO communications, a transmit-receive beamforming scheme is proposed that converts the rank-$r$ MIMO channel between Alice and Bob into $r$ parallel lossy quantum channels. Compared with existing single-antenna QKD schemes, we demonstrate that the MIMO QKD scheme leads to performance improvements by increasing the secret key rate and extending the transmission distance. Our simulation results show that multiple antennas are necessary to overcome the high free-space path loss at THz frequencies. We demonstrate a non-monotonic relation between performance and frequency, and reveal that positive key rates are achievable in the $10-30$ THz frequency range. The proposed scheme can be used for both indoor and outdoor QKD applications for beyond fifth-generation ultra-secure wireless communications systems.
• Abstract（参考訳）: 室温で動作するテラヘルツ(THz)周波数アプリケーションのための多重出力多重出力(MIMO)量子鍵分布(QKD)方式を提案する。 古典的MIMO通信により、AliceとBobの間のランク$r$MIMOチャネルを$r$並列損失量子チャネルに変換する送信受信ビームフォーミングスキームが提案されている。 既存の単一アンテナqkd方式と比較すると,mimo qkd方式は秘密鍵レートを増加させ,伝送距離を延ばすことで性能向上をもたらすことを示す。 シミュレーションの結果,THz周波数での高自由空間パス損失を克服するためには,複数のアンテナが必要であることがわかった。 性能と周波数の非単調な関係を実証し,10-30$THzの周波数範囲で正の鍵レートが達成可能であることを示す。 提案手法は,第5世代超セキュア無線通信システムにおける屋内および屋外のQKD応用に適用可能である。

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