Fugu-MT 論文翻訳(概要): Millimetre-waves to Terahertz SISO and MIMO Continuous Variable Quantum Key Distribution

論文の概要: Millimetre-waves to Terahertz SISO and MIMO Continuous Variable Quantum Key Distribution

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.04723v1
Date: Wed, 11 Jan 2023 21:19:33 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-01-13 15:46:22.984222
Title: Millimetre-waves to Terahertz SISO and MIMO Continuous Variable Quantum Key Distribution
Title（参考訳）: テラヘルツSISOへのミリ波とMIMO連続可変量子鍵分布
Authors: Mingqi Zhang, Stefano Pirandola, and Kaveh Delfanazari
Abstract要約: 光源と検出器が低温でT=4Kまで動作した場合, 安全なmm波とTHz QKDが得られることを示す。我々の成果は、次世代のセキュアな無線通信システムと量子インターネットの開発に寄与する可能性がある。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.43748379918040853
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: With the exponentially increased demands for large bandwidth, it is important to think about the best network platform as well as the security and privacy of the information in communication networks. Millimetre (mm)-waves and terahertz (THz) with high carrier frequency are proposed as the enabling technologies to overcome Shannons channel capacity limit of existing communication systems by providing ultrawide bandwidth signals. Mm-waves and THz are also able to build wireless links compatible with optical communication systems. However, most solid-state components that can operate reasonably efficiently at these frequency ranges (100GHz-10THz), especially sources and detectors, require cryogenic cooling, as is a requirement for most quantum systems. Here, we show that secure mm-waves and THz QKD can be achieved when the sources and detectors operate at cryogenic temperatures down to T= 4K. We compare single-input single-output (SISO) and multiple-input multiple-output (MIMO) Continuous Variable THz Quantum Key Distribution (CVQKD) schemes and find the positive secret key rate in the frequency ranges between f=100 GHz and 1 THz. Moreover, we find that the maximum transmission distance could be extended, the secret key rate could be improved in lower temperatures, and achieve a maximum secrete communication distance of more than 5 km at f=100GHz and T=4K by using 1024*1024 antennas. Our results may contribute to the efforts to develop next-generation secure wireless communication systems and quantum internet for applications from inter-satellite and deep space, to indoor and short-distance communications.
Abstract（参考訳）: 大きな帯域幅の需要が急増する中で、通信ネットワークにおける情報のセキュリティとプライバシだけでなく、最高のネットワークプラットフォームを考えることが重要である。超広帯域信号を提供することで既存の通信システムのシャノンチャネル容量制限を克服できる技術としてミリメートル(mm)波とテラヘルツ(thz)を提案する。 Mm波とTHzは、光通信システムと互換性のある無線リンクを構築することもできる。しかし、これらの周波数範囲(100GHz-10THz)で合理的に効率的に動作できるほとんどの固体成分、特に源や検出器は、ほとんどの量子系の要求と同様に低温冷却を必要とする。ここでは, 発生源と検出器が低温でT=4Kまで動作した場合に, 安全なmm波とTHz QKDが得られることを示す。単一入力単一出力 (siso) と複数入力多重出力 (mimo) 連続変数 thz 量子鍵分布 (cvqkd) を比較し, f=100 ghz と 1 thz の周波数範囲で正の秘密鍵速度を求める。さらに,1024*1024アンテナを用いて,最大伝送距離を延長し,秘密鍵レートを低温で向上し,f=100GHz,T=4Kで最大秘密通信距離を5km以上達成できることがわかった。我々の成果は、衛星間・深宇宙から屋内・短距離通信まで、次世代のセキュアな無線通信システムと量子インターネットの開発に寄与する可能性がある。

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