論文の概要: Resource-efficient quantum key distribution with integrated silicon photonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.12980v1
• Date: Mon, 26 Dec 2022 01:45:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-09 01:46:45.407025
• Title: Resource-efficient quantum key distribution with integrated silicon photonics
• Title（参考訳）: 集積シリコンフォトニクスを用いた資源効率の量子鍵分布
• Authors: Kejin Wei, Xiao Hu, Yongqiang Du, Xin Hua, Zhengeng Zhao, Ye Chen, Chunfeng Huang, and Xi Xiao
• Abstract要約: 集積フォトニクスは、小型化、堅牢性、スケーラビリティの観点から量子鍵分布(QKD)システムのための有望なプラットフォームを提供する。 本稿では,シリコンベースのエンコーダとデコーダを用いた資源効率の高いBB84QKDのデモンストレーションを報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.319767987871627
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Integrated photonics provides a promising platform for quantum key distribution (QKD) system in terms of miniaturization, robustness and scalability. Tremendous QKD works based on integrated photonics have been reported. Nonetheless, most current chip-based QKD implementations require additional off-chip hardware to demodulate quantum states or perform auxiliary tasks such as time synchronization and polarization basis tracking. Here, we report a demonstration of resource-efficient chip-based BB84 QKD with a silicon-based encoder and decoder. In our scheme, the time synchronization and polarization compensation are implemented relying on the preparation and measurement of the quantum states generated by on-chip devices, thus no need additional hardware. The experimental tests show that our scheme is highly stable with a low intrinsic QBER of $0.50\pm 0.02\%$ in a 6-h continuous run. Furthermore, over a commercial fiber channel up to 150 km, the system enables realizing secure key distribution at a rate of 866 bps. Our demonstration paves the way for low-cost, wafer-scale manufactured QKD system.
• Abstract（参考訳）: 集積フォトニクスは、小型化、堅牢性、スケーラビリティの観点から量子鍵分布(QKD)システムのための有望なプラットフォームを提供する。 統合フォトニクスに基づくQKD作品が報告されている。 それでも、現在のチップベースのqkd実装のほとんどは、量子状態の復調や時間同期や偏光基底追跡などの補助タスクを実行するために、チップ外のハードウェアの追加を必要とする。 本稿では,シリコンベースのエンコーダとデコーダを用いた資源効率の高いBB84QKDのデモンストレーションを報告する。 本方式では,オンチップデバイスが生成する量子状態の生成と測定を頼りに,時間同期と分極補償を実装しているため,追加ハードウェアは不要である。 実験の結果,本手法は6時間連続で0.50\pm 0.02\%$の低固有qberで安定であることが判明した。 さらに、150kmまでの商用ファイバーチャネル上で、866bpsの速度でセキュアな鍵分布を実現することができる。 我々の実証は、低コストでウエハスケールのQKDシステムへの道を開いた。

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