論文の概要: Quantum Key Distribution with a Hand-held Sender Unit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.12424v1
• Date: Mon, 25 Jul 2022 18:00:02 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-03 19:28:16.329318
• Title: Quantum Key Distribution with a Hand-held Sender Unit
• Title（参考訳）: ハンドヘルド送信ユニットを用いた量子鍵分布
• Authors: Gwenaelle Vest, Peter Freiwang, Jannik Luhn, Tobias Vogl, Markus Rau, Lukas Knips, Wenjamin Rosenfeld, Harald Weinfurter
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、真にセキュアな通信にとって重要な要素である。 統合フォトニクスの最近の技術進歩は、既存のハンドヘルド通信プラットフォームにおけるQKDに向けた開発を可能にする。 マイクロ光学ベースの送信機ユニットを含むハンドヘルド自由空間QKDシステムの設計と評価について報告する。
• 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: Quantum key distribution (QKD) is a crucial component for truly secure communication, which enables to analyze leakage of information due to eavesdropper attacks. While impressive progress was made in the field of long-distance implementations, user-oriented applications involving short-distance links have mostly remained overlooked. Recent technological advances in integrated photonics now enable developments towards QKD also for existing hand-held communication platforms. In this work we report on the design and evaluation of a hand-held free-space QKD system including a micro-optics based sender unit. This system implements the BB84-protocol employing polarization-encoded faint laser pulses at a rate of 100 MHz. Unidirectional beam tracking and live reference-frame alignment systems at the receiver side enable a stable operation over tens of seconds when aiming the portable transmitter to the receiver input by hand from a distance of about half a meter. The user-friendliness of our system was confirmed by successful key exchanges performed by different untrained users with an average link efficiency of about 20 % relative to the case of the transmitter being stationarily mounted and aligned. In these tests we achieve an average quantum bit error ratio (QBER) of 2.4 % and asymptotic secret key rates ranging from 4.0 kbps to 15.3 kbps. Given its compactness, the versatile sender optics is also well suited for integration into other free-space communication systems enabling QKD over any distance.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は真にセキュアな通信のための重要なコンポーネントであり、盗聴者攻撃による情報の漏洩を分析することができる。 長距離実装の分野では目覚ましい進歩があったが、短距離リンクを含むユーザ指向アプリケーションはほとんど見過ごされ続けている。 統合フォトニクスの最近の技術進歩は、既存のハンドヘルド通信プラットフォームでもQKDに向けた開発を可能にする。 本稿では,マイクロ光学系センタユニットを含むハンドヘルド自由空間qkdシステムの設計と評価について報告する。 このシステムは、偏光符号化されたかすかなレーザーパルスを100MHzの速度で使用するBB84プロトコールを実装している。 受信側での片方向ビームトラッキングおよびライブ参照フレームアライメントシステムは、約半メートルの距離から手で入力された受信機に携帯送信機を向ける場合、数十秒以上の安定した動作を可能にする。 本システムのユーザフレンドリ性は,送信機が静止して配置されている場合と比較して平均リンク効率が約20%の異なる未学習ユーザによるキー交換によって確認された。 これらのテストでは、平均量子ビット誤り率(QBER)は2.4%、漸近秘密鍵レートは4.0kbpsから15.3kbpsである。 コンパクト性を考えると、多用途送信光学は任意の距離でQKDを可能にする他の自由空間通信システムとの統合にも適している。

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