論文の概要: Metropolitan free-space quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.12862v1
• Date: Wed, 25 May 2022 15:39:16 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 19:15:08.225520
• Title: Metropolitan free-space quantum networks
• Title（参考訳）: メトロポリタン自由空間量子ネットワーク
• Authors: Andrej Kr\v{z}i\v{c} (1 and 2), Sakshi Sharma (1 and 2), Christopher Spiess (1 and 2), Uday Chandrashekara (1 and 2), Sebastian T\"opfer (1), Gregor Sauer (1 and 2), Luis Javier Gonz\'alez-Mart\'in del Campo (1 and 2), Teresa Kopf (1), Stefan Petscharnig (3), Thomas Grafenauer (3), Roland Lieger (3), Bernhard \"Omer (3), Christoph Pacher (3), Ren\'e Berlich (1), Thomas Peschel (1), Christoph Damm (1), Stefan Risse (1), Matthias Goy (1), Daniel Riel\"ander (1), Andreas T\"unnermann (1 and 4 and 5), Fabian Steinlechner (1 and 5) ((1) Fraunhofer Institute for Applied Optics and Precision Engineering, (2) Friedrich Schiller University Jena, Faculty of Physics and Astronomy, (3) AIT Austrian Institute of Technology, (4) Institute of Applied Physics, Friedrich Schiller University Jena, (5) Abbe Center of Photonics, Friedrich Schiller University Jena)
• Abstract要約: 我々は、大都市圏における実用的で効率的な代替手段として、絡み合いに基づく自由空間量子ネットワークを例に挙げる。 最大6kbps,全日中2.5kbps,推定kbpsは10km距離でも達成可能である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum communication has seen rapid progress towards practical large-scale networks, with quantum key distribution (QKD) spearheading this development. Breakthroughs in satellite-based QKD promise to bridge large intercity distances between nodes. Advances in optical fibre networks, on the other hand, have shown that fibre-based systems are well suited for metropolitan scales. However, in many scenarios, suitable fibre infrastructure may not be in place. Here, we make the case for an entanglement-based free-space quantum network as a practical and efficient alternative for metropolitan applications. To support this prospect, we developed a deployable free-space QKD system and demonstrated its use in two realistic scenarios: between 300 m separated offices and over a 1.7 km link with a temporary container atop another building. We achieved secure key rates of up to 6 kbps, with over 2.5 kbps in full daylight, and estimate kbps rates are achievable even for 10-km distances. These results indicate that round the clock network accessibility as well as full coverage of a city is within reach with the present technology. We anticipate that our work will establish free-space networks as a viable solution for metropolitan scales and an indispensable complementary building block in the future global quantum internet.
• Abstract（参考訳）: 量子通信はこの発展を先導する量子鍵分布(QKD)によって、実用的な大規模ネットワークへと急速に進展した。 衛星ベースのQKDのブレークスルーは、ノード間の大きな都市間距離を橋渡しすることを約束する。 一方、光ファイバーネットワークの進歩は、ファイバーベースのシステムはメトロポリタンスケールに適していることを示している。 しかし、多くのシナリオでは適切な繊維のインフラが整備されていない。 ここでは、大都市圏における実用的かつ効率的な代替手段として、絡み合いに基づく自由空間量子ネットワークを提案する。 この展望をサポートするために,デプロイ可能な自由空間QKDシステムを開発し,300m離れたオフィスと1.7km以上のリンクを別のビルの上の一時的なコンテナに接続する2つの現実的なシナリオで実演した。 最大6kbpsのセキュアなキーレートを達成し,1日当たり2.5kbps以上のキーレートを達成し,10kmの距離でもkbpsは達成可能であると推定した。 これらの結果は、現在の技術によって、時計網のアクセシビリティと都市のフルカバレッジが到達していることを示している。 我々は,今後のグローバルな量子インターネットにおいて,大都市圏における空き空間ネットワークの実現と,必要不可欠な補完的なビルディングブロックの確立を期待する。

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