論文の概要: Information Rates with Non Ideal Photon Detectors in Time-Entanglement Based QKD

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.04146v3
• Date: Mon, 2 Jan 2023 23:38:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-06 04:27:44.136576
• Title: Information Rates with Non Ideal Photon Detectors in Time-Entanglement Based QKD
• Title（参考訳）: 時間エンタングルメントに基づくQKDにおける非理想光子検出器を用いた情報レート
• Authors: Dunbar Birnie IV, Christopher Cheng, and Emina Soljanin
• Abstract要約: 我々は、光子検出タイミングジッタ、検出器ダウンタイム、および光子ダークカウントに対処し、それぞれが異なる方法で達成可能な最大秘密鍵レートを減らす方法を示す。 我々の主な成果の1つは、検出器の仕様から、実験者がシステムの達成可能な秘密鍵レートを予測するためのツールを提供することです。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.207027899499879
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We develop new methods of quantifying the impact of photon detector imperfections on achievable secret key rates in Time-Entanglement based Quantum Key Distribution (QKD). We address photon detection timing jitter, detector downtime, and photon dark counts and show how each may decrease the maximum achievable secret key rate in different ways. We begin with a standard Discrete Memoryless Channel (DMC) model to get a good bound on the mutual information lost due to the timing jitter, then introduce a novel Markov Chain (MC) based model to characterize the effect of detector downtime and show how it introduces memory to the key generation process. Finally, we propose a new method of including dark counts in the analysis that shows how dark counts can be especially detrimental when using the common Pulse Position Modulation (PPM) for key generation. Our results show that these three imperfections can significantly reduce the achievable secret key rate when using PPM for QKD. Additionally, one of our main results is providing tooling for experimentalists to predict their systems' achievable secret key rate given the detector specifications.
• Abstract（参考訳）: 我々は,光子検出器の欠陥が量子鍵分布(QKD)の達成可能な秘密鍵レートに与える影響を定量化する新しい方法を開発した。 我々は、光子検出タイミングジッタ、検出器ダウンタイム、および光子ダークカウントに対処し、それぞれが異なる方法で達成可能な最大秘密鍵レートを減らす方法を示す。 まず、タイミングジッタによって失われた相互情報に十分なバウンドを得るための標準離散メモリレスチャネル(dmc)モデルから始め、次に新しいマルコフチェーン(mc)モデルを導入し、検出器ダウンタイムの効果を特徴付け、鍵生成プロセスにメモリをどのように導入するかを示す。 最後に,共通パルス位置変調(ppm)を鍵生成に使用する場合,ダークカウントが特に有害であることを示す解析において,ダークカウントを含む新しい手法を提案する。 以上の結果から,これら3つの欠陥は,QKDにPPMを使用する場合の達成可能な秘密鍵レートを著しく低下させる可能性が示唆された。 さらに、私たちの主な結果の1つは、検出器仕様に基づいて、システムの達成可能な秘密鍵率を予測するためのツールを提供することです。

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