論文の概要: Finite key performance of satellite quantum key distribution under practical constraints

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.13209v2
• Date: Fri, 16 Jun 2023 15:21:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-19 17:54:51.878444
• Title: Finite key performance of satellite quantum key distribution under practical constraints
• Title（参考訳）: 実用制約下における衛星量子鍵分布の有限鍵性能
• Authors: Jasminder S. Sidhu and Thomas Brougham and Duncan McArthur and Roberto G. Pousa and Daniel K. L. Oi
• Abstract要約: グローバルスケールの量子通信ネットワークは、量子信号の効率的な長距離分布を必要とする。 衛星は、より良質な逆2乗空間減衰と長い視線を利用して大陸間量子通信を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Global-scale quantum communication networks will require efficient long-distance distribution of quantum signals. Optical fibre communication channels have range constraints due to exponential losses in the absence of quantum memories and repeaters. Satellites enable intercontinental quantum communication by exploiting more benign inverse square free-space attenuation and long sight lines. However, the design and engineering of satellite quantum key distribution (QKD) systems are difficult and characteristic differences to terrestrial QKD networks and operations pose additional challenges. The typical approach to modelling satellite QKD (SatQKD) has been to estimate performances with a fully optimised protocol parameter space and with few payload and platform resource limitations. Here, we analyse how practical constraints affect the performance of SatQKD for the Bennett-Brassard 1984 (BB84) weak coherent pulse decoy state protocol with finite key size effects. We consider engineering limitations and trade-offs in mission design including limited in-orbit tunability, quantum random number generation rates and storage, and source intensity uncertainty. We quantify practical SatQKD performance limits to determine the long-term key generation capacity and provide important performance benchmarks to support the design of upcoming missions.
• Abstract（参考訳）: グローバルスケールの量子通信ネットワークは、量子信号の効率的な長距離分布を必要とする。 光ファイバー通信チャネルは、量子メモリとリピータの欠如による指数的損失による範囲制約を持つ。 衛星は、より良質な逆方形自由空間減衰と遠距離線を利用して大陸間量子通信を可能にする。 しかし、衛星量子鍵分布(QKD)の設計と工学は困難であり、地球上のQKDネットワークと運用の特徴的な違いはさらなる課題をもたらす。 衛星qkd(satqkd)をモデル化する典型的なアプローチは、完全な最適化されたプロトコルパラメータ空間とペイロードとプラットフォームリソースの制限の少ないパフォーマンスを推定することであった。 ここでは,ベネット・ブラザード1984 (BB84) の弱コヒーレントパルスデコイ状態プロトコルにおいて,SatQKDの実用的制約が有限鍵サイズ効果に与える影響を分析する。 我々は、軌道内チューナビリティの制限、量子乱数生成率とストレージ、ソース強度の不確かさを含むミッション設計におけるエンジニアリング上の限界とトレードオフを検討する。 我々は,SatQKDの性能限界を定量化し,長期キー生成能力を決定するとともに,今後のミッションの設計を支援する重要な性能ベンチマークを提供する。

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