論文の概要: Solve single photon detector problems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.02905v7
- Date: Mon, 20 Nov 2023 02:35:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-22 21:28:55.811833
- Title: Solve single photon detector problems
- Title（参考訳）: 単一光子検出器問題の解法
- Authors: Hao Shu
- Abstract要約: 単一光子検出器(SPD)問題は、ほとんどの量子タスク、特に高損失チャネルを通過する状態を測定するために発生する。
一つの状態に複数回適用できるように,あるタスクにおいて非閉鎖定理を回避できるスキームを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Single photon detector(SPD) problems arise in most quantum tasks, especially
for measuring states going through high-lost channels. They are particularly
prominent in quantum key distribution(QKD), which could be the most significant
application in quantum information theory. In recent years, QKD distance has
been improved dramatically but is still restricted because the bit error
rate(QBER) caused by SPD dark counts will be out of control as the distance
increases. If this problem can be solved, QKD can be implemented over
arbitrarily long distances. However, previous solutions often result in
impractical requirements such as superconductors while they can only reduce the
dark count rate to finite low levels. In this paper, we solve SPD problems with
today's technologies only. Although it is the no-cloning theorem that prevents
a state from being measured multiple times to obtain a more reliable result, we
propose a scheme circumventing the no-cloning theorem in certain tasks to allow
a single state to be employed several times. The scheme demonstrates that
imperfect detectors can provide nearly perfect results, namely, the QBER caused
by dark counts can be reduced to arbitrarily low while in the meantime,
detective efficiency can be improved to arbitrarily high. Consequently, QKD
distance is not limited by the imperfect SPD anymore and can be improved from
hundreds of kilometers to thousands without high-technology detectors.
Furthermore, similar schemes can be applied for reducing measurement errors or
improving the performance of sources. Finally, it is worth noting that although
the paper is mainly discussed in the context of QKD, our scheme is an
independent scheme that could be employed in other protocols wherever SPD are
employed.
- Abstract（参考訳）: 単一光子検出器(SPD)問題は、ほとんどの量子タスク、特に高損失チャネルを通過する状態を測定するために発生する。
量子鍵分布(qkd、quantum key distribution)は、量子情報理論において最も重要な応用である。
近年、QKD距離は劇的に改善されているが、SPDダークカウントによるビット誤り率(QBER)は、距離が増加するにつれて制御不能になるため、依然として制限されている。
この問題を解くことができれば、QKDは任意に長距離で実装できる。
しかし、以前の解はしばしば超伝導体のような非現実的な要求をもたらすが、暗カウントレートを有限の低レベルまで下げることができる。
本稿では,今日の技術のみによるSPD問題の解決について述べる。
より信頼性の高い結果を得るために状態が複数回測定されるのを防ぐ非閉化定理であるが、あるタスクにおける非閉化定理を回避し、1つの状態が複数回使用されるようにするスキームを提案する。
この手法は、不完全な検出器がほぼ完全な結果をもたらすことを示しており、暗黒数によるqberを任意に低くすることができる一方で、探偵効率を任意に高めることができる。
その結果、QKD距離は不完全なSPDによって制限されず、数百kmから数千kmまで高技術検出器を使わずに改善できる。
さらに、同様のスキームを測定誤差の低減やソースの性能向上に応用することができる。
最後に、本論文は主にQKDの文脈で論じられているが、我々のスキームはSPDが採用されている他のプロトコルでも利用できる独立したスキームである。
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