論文の概要: A scalable network for simultaneous pairwise quantum key distribution
via entanglement-based time-bin coding
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2110.13795v3
- Date: Wed, 27 Apr 2022 20:24:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-10 05:33:02.514883
- Title: A scalable network for simultaneous pairwise quantum key distribution
via entanglement-based time-bin coding
- Title（参考訳）: 絡み合いに基づく時間ビン符号化による同時量子鍵分布のためのスケーラブルネットワーク
- Authors: Erik Fitzke, Lucas Bialowons, Till Dolejsky, Maximilian Tippmann, Oleg
Nikiforov, Felix Wissel, Matthias Gunkel and Thomas Walther
- Abstract要約: 本稿では、スケーラブルな星型量子鍵分布(QKD)光ファイバネットワークを提案する。
ブロードバンド光子対の波長分割多重化(WDM)を用いて、複数対の参加者間の鍵交換を同時に確立する。
フィールドテストでは、QBERが108kmの総繊維長に対して4.5%の6.3ビット/秒のセキュアな鍵レートと26.8kmの展開繊維を高安定性で2人の被験者の間で実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a scalable star-shaped quantum key distribution (QKD) optical
fiber network. We use wavelength-division demultiplexing (WDM) of broadband
photon pairs to establish key exchange between multiple pairs of participants
simultaneously. Our QKD system is the first entanglement-based network of four
participants using BBM92 time-bin coding and the first network achieving timing
synchronization solely by clock recovery based on the photon arrival times. We
demonstrate simultaneous bipartite key exchange between any possible
combination of participants and show that the quantum bit error rate (QBER)
itself can be used to stabilize the phase in the interferometers by small
temperature adjustments. The key distribution is insensitive to polarization
fluctuations in the network, enabling key distribution using deployed fibers
even under challenging environmental conditions. We show that our network can
be readily extended to 34 participants by using a standard arrayed-waveguide
grating for WDM with 100 GHz channel spacing and that reconfigurable network
connections are possible with a wavelength-selective switch. In a field test we
demonstrate secure key rates of 6.3 bit/s with a QBER of 4.5% over a total
fiber length of 108 km with 26.8 km of deployed fiber between two participants
with high stability.
Our system features a relatively simple design of the receiver modules and
enables scaling QKD networks without a trusted nodes to distances up to more
than 100 km and to more than 100 users. With such a network, a secure
communication infrastructure on a metropolitan scale can be established.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,スケーラブルな星型量子鍵分布(qkd)光ファイバネットワークを提案する。
広帯域光子対の波長分割多重化(wdm)を用いて,複数対の参加者間の鍵交換を同時に行う。
我々のQKDシステムは、BBM92タイムビン符号化を用いた4人の参加者による最初の絡み合いベースのネットワークであり、光子到着時間に基づくクロック回復のみでタイミング同期を実現する最初のネットワークである。
参加者の任意の組み合わせによる同時2部鍵交換を実証し、量子ビット誤り率(qber)自体を使って干渉計の位相を小さな温度調整で安定化できることを示した。
鍵分布はネットワーク内の偏光変動に敏感であり、環境条件が厳しい場合でも、配置繊維を用いた鍵分布を可能にする。
我々は、100ghzチャネル間隔のwdm用標準アレイ導波路格子を用いて、ネットワークを34名まで容易に拡張でき、波長選択スイッチで再構成可能なネットワーク接続が可能であることを示す。
フィールドテストでは、QBERが108kmの総繊維長に対して4.5%の6.3ビット/秒のセキュアな鍵レートと26.8kmの展開繊維を高安定性で2人の被験者の間で実証した。
本システムでは,受信モジュールの比較的単純な設計を特徴とし,100km以上の距離から100人以上のユーザまで,信頼ノードのないQKDネットワークのスケールアップを可能にする。
このようなネットワークにより、メトロポリタンスケールのセキュアな通信基盤を確立することができる。
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