論文の概要: Optimal design and performance evaluation of free-space Quantum Key
Distribution systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.13886v2
- Date: Thu, 13 Jan 2022 17:10:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-13 07:28:56.073081
- Title: Optimal design and performance evaluation of free-space Quantum Key
Distribution systems
- Title（参考訳）: 自由空間量子鍵分布系の最適設計と性能評価
- Authors: Alessia Scriminich, Giulio Foletto, Francesco Picciariello, Andrea
Stanco, Giuseppe Vallone, Paolo Villoresi and Francesco Vedovato
- Abstract要約: 本稿では, アクティブデコイ状態の効率的なBB84プロトコルに基づく, 自由空間基底量子鍵分布(QKD)システムの性能モデルを提案する。
チャネル変動統計は、単一光子検出器の飽和率の影響を正確に見積もる必要がある。
- 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: Free-space ground-to-ground links will be an integral part of future quantum
communication networks. The implementation of free-space and fiber links in
daylight inter-modal configurations are however still hard to achieve, due to
the impact of atmospheric turbulence, which strongly decreases the coupling
efficiency into the fiber. In this work, we present a comprehensive model of
the performance of a free-space ground-to-ground quantum key distribution (QKD)
system based on the efficient-BB84 protocol with active decoy states. Our model
takes into account the atmospheric channel contribution, the transmitter and
receiver telescope design constraints, the parameters of the quantum source and
detectors, and the finite-key analysis to produce a set of requirements and
optimal design choices for a QKD system operating under specific channel
conditions. The channel attenuation is calculated considering all effects
deriving from the atmospheric propagation (absorption, beam broadening, beam
wandering, scintillation, and wavefront distortions), as well as the effect of
fiber-coupling in the presence of a partial adaptive correction with finite
control bandwidth. We find that the channel fluctuation statistics must be
considered to correctly estimate the effect of the saturation rate of the
single-photon detectors, which may otherwise lead to an overestimation of the
secret key rate. We further present strategies to minimize the impact of
diffuse atmospheric background in daylight operation by means of spectral and
temporal filtering.
- Abstract（参考訳）: 自由空間の地上間リンクは将来の量子通信ネットワークの不可欠な部分である。
自由空間とファイバリンクを昼光インターモーダル構成で実装することは、大気乱流の影響のため、ファイバへの結合効率を著しく低下させるため、まだ達成しにくい。
本研究では,アクティブなデコイ状態を持つ効率的なBB84プロトコルに基づく,自由空間基底基底量子鍵分布(QKD)システムの性能の包括的モデルを提案する。
本モデルでは,大気チャネルのコントリビューション,送信機と受信機の設計制約,量子源と検出器のパラメータ,および有限キー解析を考慮し,特定のチャネル条件下で動作するQKDシステムの要件セットと最適設計選択を導出する。
チャネル減衰は, 大気圧伝搬(吸収, ビーム拡幅, ビームボーリング, シンチレーション, ウェーブフロント歪み)から生じるすべての効果と, 有限制御帯域を有する部分適応補正の存在下でのファイバカップリングの効果を考慮して計算される。
チャネルゆらぎ統計は単一光子検出器の飽和率の影響を正しく推定しなければならず、そうでないと秘密鍵速度の過大評価につながる可能性がある。
さらに,日中活動における拡散背景の影響をスペクトルフィルタと時間フィルタを用いて最小化する手法を提案する。
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