論文の概要: Twin-field quantum key distribution without phase locking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.04311v3
- Date: Wed, 5 Jul 2023 14:22:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-06 23:38:06.287786
- Title: Twin-field quantum key distribution without phase locking
- Title（参考訳）: 位相ロックのない双フィールド量子鍵分布
- Authors: Wei Li, Likang Zhang, Yichen Lu, Zheng-Ping Li, Cong Jiang, Yang Liu,
Jia Huang, Hao Li, Zhen Wang, Xiang-Bin Wang, Qiang Zhang, Lixing You, Feihu
Xu, Jian-Wei Pan
- Abstract要約: 本稿では、単一光子干渉パターンを復元し、位相ロックのないTF-QKDエフェクトを実現するためのアプローチを示す。
我々の研究は、TF-QKDのスケーラブルで実用的なソリューションを提供しており、その広範なアプリケーションに向けた重要なステップを示しています。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.013181607967322
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Twin-field quantum key distribution (TF-QKD) has emerged as a promising
solution for practical quantum communication over long-haul fiber. However,
previous demonstrations on TF-QKD require the phase locking technique to
coherently control the twin light fields, inevitably complicating the system
with extra fiber channels and peripheral hardware. Here we propose and
demonstrate an approach to recover the single-photon interference pattern and
realize TF-QKD \emph{without} phase locking. Our approach separates the
communication time into reference frames and quantum frames, where the
reference frames serve as a flexible scheme for establishing the global phase
reference. To do so, we develop a tailored algorithm based on fast Fourier
transform to efficiently reconcile the phase reference via data
post-processing. We demonstrate no-phase-locking TF-QKD from short to long
distances over standard optical fibers. At 50-km standard fiber, we produce a
high secret key rate (SKR) of 1.27 Mbit/s, while at 504-km standard fiber, we
obtain the repeater-like key rate scaling with a SKR of 34 times higher than
the repeaterless secret key capacity. Our work provides a scalable and
practical solution to TF-QKD, thus representing an important step towards its
wide applications.
- Abstract（参考訳）: ツインフィールド量子鍵分布(TF-QKD)は、長いハールファイバ上での実用的な量子通信のための有望な解である。
しかし、TF-QKDの以前のデモでは、フェーズロック技術が双対光場をコヒーレントに制御し、必然的に余分なファイバーチャネルと周辺ハードウェアでシステムを複雑化する必要があった。
本稿では,単一光子干渉パターンを復元し,tf-qkd \emph{without} 位相ロックを実現する手法を提案する。
提案手法では,通信時間を参照フレームと量子フレームに分割し,参照フレームがグローバル位相参照を確立するフレキシブルなスキームとして機能する。
そこで本研究では,高速フーリエ変換に基づくアルゴリズムを開発し,データ後処理による位相参照を効率的に調整する。
標準光ファイバ上の短距離から長距離の非相同期tf-qkdを示す。
50km標準繊維では1.27Mbit/sの秘密鍵レート(SKR)、504km標準繊維では、リピータレス秘密鍵容量の34倍の秘密鍵レートスケーリングが得られる。
我々の研究は、TF-QKDのスケーラブルで実用的なソリューションを提供しており、その広範なアプリケーションに向けた重要なステップを示しています。
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