論文の概要: Satellite-based continuous-variable quantum key distribution under the Earth's gravitational field

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.02776v1
• Date: Thu, 6 Oct 2022 09:28:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-23 15:00:29.563327
• Title: Satellite-based continuous-variable quantum key distribution under the Earth's gravitational field
• Title（参考訳）: 地球重力場下の衛星による連続可変量子鍵分布
• Authors: Tonghua Liu, Shuo Cao, Sixuan Zhang, Shuai Ma and Xiaobao Liu
• Abstract要約: 本研究では,地球の重力場が量子鍵分布プロトコルに与える影響を考察する。 以上の結果から,地球の重力場は,すべてのプロトコルでQKDを実行する能力を損なうことが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.8187203282753646
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Long distance communication protocols cannot ignore the existence of the Earth's gravitational field and its effects on quantum states. In this work, we show a very general method to consider the effects of the Earth's gravitational field on continuous-variable quantum key distribution protocols. Our results show that the Earth's gravitational field erodes the ability of the two parties to perform QKD in all the protocols. However, our findings also exhibit some interesting features, i.e., the key rates initially increase for a specific range of height parameter $h\simeq r_A/2$ and then gradually decrease with the increasing of the orbits of satellite $h$. A possible explanation is also provided in our analysis, considering the fact that gravitational frequency shift and special relativistic effects play different roles in the key rates. In addition, our findings show that the change in key rate effected by gravitational frequency shift can be determined at a level of $<1.0\%$ within the satellite height at geostationary Earth orbits. Our work could provide some interesting possibilities to reduce the loss key rate through the control of the orbital height of satellites.
• Abstract（参考訳）: 長距離通信プロトコルは、地球の重力場の存在と量子状態への影響を無視することはできない。 本研究では,地球の重力場が連続可変量子鍵分布プロトコルに与える影響について,非常に一般的な方法を示す。 以上の結果から,地球の重力場は,すべてのプロトコルでQKDを実行する能力を損なうことが明らかとなった。 しかし、我々はまたいくつかの興味深い特徴、すなわち、最初は特定の高さパラメータ$h\simeq r_A/2$で増加し、その後衛星の軌道が増加するにつれて徐々に減少する。 また, 重力周波数シフトと特殊相対論的効果がキーレートにおいて異なる役割を担っていることを考慮し, 解析に可能な説明を与える。 さらに, 静止地球軌道の衛星高度内において, 重力周波数シフトによる鍵レートの変化が<1.0\%$の値で決定できることが示唆された。 我々の研究は、衛星の軌道高度の制御を通じて損失鍵率を減少させる興味深い可能性をもたらすかもしれない。

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