論文の概要: Surpassing the repeaterless bound with a photon-number encoded measurement-device-independent quantum key distribution protocol

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.03445v1
• Date: Mon, 7 Nov 2022 10:49:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-20 02:02:33.222244
• Title: Surpassing the repeaterless bound with a photon-number encoded measurement-device-independent quantum key distribution protocol
• Title（参考訳）: 光子数エンコードされた測定デバイス非依存量子鍵分布プロトコルによるリピータレスバウンダリング
• Authors: Ozlem Erkilic, Lorcan Conlon, Biveen Shajilal, Sebastian Kish, Spyros Tserkis, Yong-Su Kim, Ping Koy Lam, and Syed M. Assad
• Abstract要約: 本稿では,2つの遠隔信頼関係者が作成した高次元状態を用いた計測デバイス非依存プロトコルを提案する。 現在の技術で実装可能な実験的に実現可能なプロトコルを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4047301375093173
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Decoherence is detrimental to quantum key distribution (QKD) over large distances. One of the proposed solutions is to use quantum repeaters, which divide the total distance between the users into smaller segments to minimise the effects of the losses in the channel. However, the secret key rates that repeater protocols can achieve are fundamentally bounded by the separation between each neighbouring node. Here we introduce a measurement-device-independent protocol which uses high-dimensional states prepared by two distant trusted parties and a coherent total photon number detection for the entanglement swapping measurement at the repeater station. We present an experimentally feasible protocol that can be implemented with current technology as the required states reduce down to the single-photon level over large distances. This protocol outperforms the existing measurement-device-independent and twin-field QKD protocols by surpassing the fundamental limit of the repeaterless bound for the pure-loss channel at a shorter distance and achieves a higher transmission distance in total when experimental imperfections are considered.
• Abstract（参考訳）: デコヒーレンスは、広範囲にわたる量子鍵分布(QKD)に有害である。 提案手法の1つは、ユーザ間の全距離を小さなセグメントに分割し、チャネルの損失の影響を最小限に抑える量子リピータを使用することである。 しかし、リピータプロトコルが達成できる秘密鍵レートは、近隣ノード間の分離によって根本的に制限される。 本稿では,2つの遠方の信頼者による高次元状態とコヒーレント全光子数検出を用いた計測デバイス非依存プロトコルを提案する。 本稿では,要求される状態が長距離で単光子レベルに低下するため,現在の技術で実装可能な実験的に実現可能なプロトコルを提案する。 本プロトコルは、純損失チャネルに対するリピータレスバウンドの基本限界を短い距離で越え、実験不完全性を考慮した場合の送信距離を総じて高くすることで、既存の測定デバイス非依存およびツインフィールドQKDプロトコルより優れる。

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