論文の概要: Versatile and concurrent FPGA-based architecture for practical quantum communication systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.01857v1
• Date: Mon, 5 Jul 2021 08:23:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-23 09:18:38.684628
• Title: Versatile and concurrent FPGA-based architecture for practical quantum communication systems
• Title（参考訳）: 実用的な量子通信システムのためのVersatile and concurrent FPGA-based architecture
• Authors: Andrea Stanco, Francesco B. L. Santagiustina, Luca Calderaro, Marco Avesani, Tommaso Bertapelle, Daniele Dequal, Giuseppe Vallone, Paolo Villoresi
• Abstract要約: 本研究は,QKD(Quantum Key Distribution)とQRNG(Quantum Random Number Generation)を実装したシステムで使用可能な,ハードウェアおよびソフトウェアアーキテクチャを提案する。 このアーキテクチャは、FPGA(Field Programmable Gate Array)とデュアルコアCPUユニットの両方を理解するSystem-on-a-Chip(SoC)の機能を完全に活用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This work presents a hardware and software architecture which can be used in those systems that implement practical Quantum Key Distribution (QKD) and Quantum Random Number Generation (QRNG) schemes. This architecture fully exploits the capability of a System-on-a-Chip (SoC) which comprehends both a Field Programmable Gate Array (FPGA) and a dual core CPU unit. By assigning the time-related tasks to the FPGA and the management to the CPU, we built a flexible system with optimized resource sharing on a commercial off-the-shelf (COTS) evaluation board which includes a SoC. Furthermore, by changing the dataflow direction, the versatile system architecture can be exploited as a QKD transmitter, QKD receiver and QRNG control-acquiring unit. Finally, we exploited the dual core functionality and realized a concurrent stream device to implement a practical QKD transmitter where one core continuously receives fresh data at a sustained rate from an external QRNG source while the other operates with the FPGA to drive the qubits transmission to the QKD receiver. The system was successfully tested on a long-term run proving its stability and security. This demonstration paves the way towards a more secure QKD implementation, with fully unconditional security as the QKD states are entirely generated by a true random process and not by deterministic expansion algorithms. Eventually, this enables the realization of a standalone quantum transmitter, including both the random numbers and the qubits generation.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,実用的な量子鍵分布(qkd)とqrng(quantum random number generation)スキームを実装したシステムで使用可能なハードウェアとソフトウェアアーキテクチャを提案する。 このアーキテクチャは、FPGA(Field Programmable Gate Array)とデュアルコアCPUユニットの両方を理解するSystem-on-a-Chip(SoC)の機能を完全に活用する。 FPGAに時間関連のタスクを割り当て、CPUに管理を割り当てることで、SoCを含む商用オフザシェルフ(COTS)評価ボード上でリソース共有を最適化した柔軟なシステムを構築した。 さらに、データフロー方向を変更することで、多用途システムアーキテクチャをQKD送信機、QKD受信機、QRNG制御取得ユニットとして利用することができる。 最後に、2つのコア機能を利用して並列ストリーム装置を実現し、一方のコアが外部QRNGソースから連続的に更新データを受信し、他方がFPGAでQKDレシーバへのキュービット送信を駆動する、実用的なQKD送信装置を実装した。 このシステムは、安定性と安全性を長期にわたって検証することに成功した。 このデモンストレーションは、QKDステートが真のランダムプロセスによって完全に生成され、決定論的拡張アルゴリズムによってではなく、完全に無条件のセキュリティを持つ、よりセキュアなQKD実装への道を開く。 最終的には、ランダム数と量子ビット生成の両方を含むスタンドアロンの量子送信器の実現が可能になる。

関連論文リスト

• Practical hybrid PQC-QKD protocols with enhanced security and performance [44.8840598334124]
  我々は,量子古典ネットワーク内でQKDとPQCが相互運用するハイブリッドプロトコルを開発した。 特に、それぞれのアプローチの個々の性能に対して、スピードと/またはセキュリティを向上する可能性のある、異なるハイブリッド設計について検討する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-11-02T00:02:01Z)
• Quantum Compiling with Reinforcement Learning on a Superconducting Processor [55.135709564322624]
  超伝導プロセッサのための強化学習型量子コンパイラを開発した。 短絡の新規・ハードウェア対応回路の発見能力を示す。 本研究は,効率的な量子コンパイルのためのハードウェアによるソフトウェア設計を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-06-18T01:49:48Z)
• Qibosoq: an open-source framework for quantum circuit RFSoC programming [37.94431794242543]
  自己ホスト型量子処理ユニット上で任意のパルスシーケンスを実行するための,オープンソースのサーバサイドソフトウェアパッケージであるQibosoqを提案する。 Qibosoqは量子計測制御キットQickが提供するRFSoCファームウェアを量子コンピューティングフレームワークQiboにブリッジする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-10-09T16:49:08Z)
• QubiC 2.0: An Extensible Open-Source Qubit Control System Capable of Mid-Circuit Measurement and Feed-Forward [8.446810641490789]
  研究者は古典的な電子制御システムを通じて量子処理ユニットを操作・測定する。 我々は、超伝導量子ビットのためのQubiCと呼ばれるオープンソースのFPGAベースの量子ビット制御システムを開発した。 我々は、Xilinx ZCU216評価ボード上でQubiC 2.0にアップグレードし、これらの豊富な機能を開発した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-09-19T05:35:39Z)
• Practical quantum secure direct communication with squeezed states [55.41644538483948]
  CV-QSDCシステムの最初の実験実験を行い,その安全性について報告する。 この実現は、将来的な脅威のない量子大都市圏ネットワークへの道を歩み、既存の高度な波長分割多重化(WDM)システムと互換性がある。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-06-25T19:23:42Z)
• Quantum Federated Learning with Entanglement Controlled Circuits and Superposition Coding [44.89303833148191]
  我々は、絡み合ったスリム化可能な量子ニューラルネットワーク(eSQNN)の深さ制御可能なアーキテクチャを開発する。 本稿では,eS-QNNの重畳符号化パラメータを通信する絡み合ったスリム化QFL(eSQFL)を提案する。 画像分類タスクでは、広範囲なシミュレーションがeSQFLの有効性を裏付ける。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-12-04T03:18:03Z)
• QSAN: A Near-term Achievable Quantum Self-Attention Network [73.15524926159702]
  SAM(Self-Attention Mechanism)は機能の内部接続を捉えるのに長けている。 短期量子デバイスにおける画像分類タスクに対して,新しい量子自己注意ネットワーク(QSAN)を提案する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-14T12:22:51Z)
• Development of NavIC synchronized fully automated inter-building QKD framework and demonstration of quantum secured video calling [0.46180371154032895]
  量子鍵分布(Quantum Key Distribution, QKD)は、量子力学の基本原理を活用することで究極のセキュリティ保証を約束する革命的な通信技術である。 我々は、弱いコヒーレントパルスベースのBB84プロトコルを実行し、安全かつシームレスに暗号鍵の生成と配布のための完全自動化されたQKDフレームワークを開発する。 量子セキュアなエンドツーエンドビデオ通話アプリQuViC(QuViC)も開発され、QKDフレームワークと統合され、イーサネット上の無条件でセキュアな双方向通信を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-18T14:25:26Z)
• Accelerating complex control schemes on a heterogeneous MPSoC platform for quantum computing [1.1744028458220428]
  超伝導量子ビット(量子ビット)の制御と読み出しには、ギガヘルツ周波数とナノ秒精度のマイクロ波パルスが必要である。 これらのマイクロ波パルスを発生・解析するために,FPGAベースの多用途電子プラットフォームを開発した。 本稿では、Taskrunnerフレームワークのアーキテクチャとタイミングベンチマークを示し、量子コンピューティングの分野における応用について議論する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-04-16T16:48:28Z)
• Enabling Pulse-level Programming, Compilation, and Execution in XACC [78.8942067357231]
  ゲートモデル量子処理ユニット(QPU)は現在、クラウド上のベンダーから利用可能である。 物理ハードウェア上で低深度回路を実行するためのデジタル量子プログラミングアプローチが存在する。 ベンダーはこのパルスレベル制御システムを、特定のインターフェースを通じて一般公開し始めている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-03-26T15:08:32Z)
• User-independent optical path length compensation scheme with sub-ns timing resolution for 1xN quantum key distribution network system [1.2314765641075438]
  量子鍵分散(QKD)ネットワークはセキュア通信のための有望なソリューションである。 サブns分解能光路長補償方式を用いた1xNQKDネットワークシステムを開発した。 大都市圏のファイバネットワークを用いた1x4QKDネットワークシステムの構築を実演した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-01-03T08:16:57Z)

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。