論文の概要: High-dimensional encryption in optical fibers using machine learning
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.06420v1
- Date: Fri, 13 Aug 2021 22:36:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-18 14:48:01.220293
- Title: High-dimensional encryption in optical fibers using machine learning
- Title（参考訳）: 機械学習による光ファイバの高次元暗号化
- Authors: Michelle L. J. Lollie, Fatemeh Mostafavi, Narayan Bhusal, Mingyuan
Hong, Chenglong You, Roberto de J. Le\'on-Montiel, Omar S. Maga\~na-Loaiza,
Mario A. Quiroz-Ju\'arez
- Abstract要約: 本稿では,多モードファイバにおける空間モードの伝搬を暗号化の自然なメカニズムとして利用する,スマートな高次元暗号化プロトコルを提案する。
我々のオンファイバ通信プラットフォームは、高次元ビットバイビットおよびバイトバイバイト符号化に光の空間モードを使用することができる。
- 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: The ability to engineer the spatial wavefunction of photons has enabled a
variety of quantum protocols for communication, sensing, and information
processing. These protocols exploit the high dimensionality of structured light
enabling the encodinng of multiple bits of information in a single photon, the
measurement of small physical parameters, and the achievement of unprecedented
levels of security in schemes for cryptography. Unfortunately, the potential of
structured light has been restrained to free-space platforms in which the
spatial profile of photons is preserved. Here, we make an important step
forward to using structured light for fiber optical communication. We introduce
a smart high-dimensional encryption protocol in which the propagation of
spatial modes in multimode fibers is used as a natural mechanism for
encryption. This provides a secure communication channel for data transmission.
The information encoded in spatial modes is retrieved using artificial neural
networks, which are trained from the intensity distributions of experimentally
detected spatial modes. Our on-fiber communication platform allows us to use
spatial modes of light for high-dimensional bit-by-bit and byte-by-byte
encoding. This protocol enables one to recover messages and images with almost
perfect accuracy. Our smart protocol for high-dimensional optical encryption in
optical fibers has key implications for quantum technologies relying on
structured fields of light, particularly those that are challenged by
free-space propagation.
- Abstract（参考訳）: 光子の空間波動関数を設計できる能力は、通信、センシング、情報処理のための様々な量子プロトコルを可能にした。
これらのプロトコルは構造化光の高次元を利用して、1つの光子における複数の情報のエンコーディネーション、小さな物理パラメータの測定、暗号のスキームにおける前例のないレベルのセキュリティの達成を可能にする。
残念ながら、構造光のポテンシャルは、光子の空間プロファイルが保存される自由空間プラットフォームに制限されている。
本稿では,光ファイバー通信における構造光の利用に向けて重要な一歩を踏み出す。
本稿では,マルチモードファイバ内の空間モードの伝搬を暗号化の自然なメカニズムとして利用する,スマートな高次元暗号化プロトコルを提案する。
これはデータ伝送のためのセキュアな通信チャネルを提供する。
空間モードに符号化された情報はニューラルネットワークを用いて検索され、実験により検出された空間モードの強度分布から訓練される。
我々のオンファイバ通信プラットフォームは、高次元ビットバイビットおよびバイトバイバイト符号化に光の空間モードを使用することができる。
このプロトコルにより、ほぼ完全な精度でメッセージや画像を復元することができる。
光ファイバーにおける高次元光暗号化のためのスマートプロトコルは、光の構造体、特に自由空間伝播に挑戦される量子技術に重要な意味を持つ。
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