論文の概要: Experiment on scalable multi-user twin-field quantum key distribution
network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.07768v1
- Date: Mon, 14 Jun 2021 21:41:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-26 17:30:50.565632
- Title: Experiment on scalable multi-user twin-field quantum key distribution
network
- Title（参考訳）: スケーラブルなマルチユーザツインフィールド量子鍵分散ネットワークの実験
- Authors: Xiaoqing Zhong, Wenyuan Wang, Reem Mandil, Hoi-Kwong Lo and Li Qian
- Abstract要約: 我々は,3つのユーザペアが同じ測定ステーションを共有する,基本的マルチユーザペアの Sagnac TFQKD ネットワークを実験的に実証した。
これは、量子通信ネットワーク技術の進歩における重要なステップである、最初のマルチユーザペアTFQKDネットワークデモである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.61793967714497
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Twin-field quantum key distribution (TFQKD) systems have shown great promise
for implementing practical long-distance secure quantum communication due to
its measurement-device-independent nature and its ability to offer
fundamentally superior rate-loss scaling than point-to-point QKD systems. A
surge of research and development effort in the last two years has produced
many variants of protocols and experimental demonstrations. In terms of
hardware topology, TFQKD systems interfering quantum signals from two remotely
phase-locked laser sources are in essence giant Mach-Zehnder interferometers
(MZIs) requiring active phase stabilization. Such configurations are inherently
unsuitable for a TFQKD network, where more than one user-pair share the common
quantum measurement station, because it is practically extremely difficult, if
not impossible, to stabilize MZIs of largely disparate path lengths, a
situation that is inevitable in a multi-user-pair TFQKD network. On the other
hand, Sagnac interferometer based TFQKD systems exploiting the inherent phase
stability of the Sagnac ring can implement asymmetric TFQKD, and are therefore
eminently suitable for implementing a TFQKD network. In this work, we
experimentally demonstrate a proof-of-principle multi-user-pair Sagnac TFQKD
network where three user pairs sharing the same measurement station can perform
pair-wise TFQKD through time multiplexing, with channel losses up to 58 dB, and
channel loss asymmetry up to 15 dB. In some cases, the secure key rates still
beat the rate-loss bounds for point-to-point repeaterless QKD systems, even in
this network configuration. It is to our knowledge the first multi-user-pair
TFQKD network demonstration, an important step in advancing quantum
communication network technologies.
- Abstract（参考訳）: ツインフィールド量子鍵分布(TFQKD)システムは、その測定デバイスに依存しない性質と、ポイントツーポイントQKDシステムよりも根本的に優れたレートロススケーリングを提供する能力により、実用的な長距離セキュアな量子通信の実現に大いに期待されている。
過去2年間の研究と開発努力が急増し、様々な種類のプロトコルや実験的なデモンストレーションが生み出された。
ハードウェアトポロジーの観点では、2つの遠隔位相同期レーザー源からの量子信号を干渉するTFQKDシステムは、本質的には能動位相安定化を必要とするマッハ・ツェンダー干渉計(MZI)である。
このような構成は本質的にtfqkdネットワークには不向きであり、複数のユーザペアが共通の量子測定ステーションを共有している。
一方、サニャック干渉計に基づくTFQKDシステムは、サニャック環の固有の位相安定性を利用して非対称なTFQKDを実装できるため、TFQKDネットワークの実装に極めて適している。
本研究では,同一計測局を共有する3つのユーザペアが,チャネル損失が58dbまで,チャネル損失が15dbまでの時間多重化により対方向tfqkdを実行できる,原理実証型マルチユーザペアsagnac tfqkdネットワークを実験的に実証する。
一部のケースでは、セキュアなキーレートは、このネットワーク構成であっても、ポイントツーポイントリピータレスQKDシステムのレートロスバウンダリを上回っている。
これは、量子通信ネットワーク技術の進歩における重要なステップである、最初のマルチユーザペアTFQKDネットワークデモである。
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