論文の概要: Dead-time optimization to increase secure distance range in prepare and measure quantum key distribution protocols

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.13742v1
• Date: Fri, 24 Mar 2023 01:50:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-27 16:13:13.779673
• Title: Dead-time optimization to increase secure distance range in prepare and measure quantum key distribution protocols
• Title（参考訳）: 量子鍵分布プロトコルの準備と測定における安全な距離範囲向上のためのデッドタイム最適化
• Authors: Carlos Wiechers, J.L. Lucio, X\'ochitl S\'anchez-Lozano, Rafael G\'omez-Medina, Mariana Salado-Mej\'ia
• Abstract要約: デッドタイムやアフターパルス補正を含む効果的な解析モデルを提案する。 このモデルは、量子鍵分布プロトコルの準備と測定の性能を評価するのに有用である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Afterpulsing is a factor limiting the distance over which discrete-variable quantum key distribution systems are secure, and a common feature in single-photon detectors. The relevance of this phenomenon stems from its stochastic, self-interacting nature and the fact that its rate rises with the number of avalanche events, which increases the quantum bit error rate. Here we introduce an effective analytic model, including dead-time and afterpulsing corrections, where afterpulsing correction depends on dead-time value. This model is useful to evaluate the performance of prepare and measure quantum key distribution protocols (standard and decoy versions) that use gated single photon detectors. The model provides an expression to numerically optimize the secret key rate over the full distance range for secure communication, enabling in this way the calculation of quantum bit error rate and secure key rate. In the conventional procedure, the dead-time value is fixed regardless of distance, limiting the distance range of the channel due to remaining afterpulsing effects, which are more relevant at higher operating frequencies. Here we demonstrate that optimizing the dead-time values increases the distance range of the channel to share secret keys.
• Abstract（参考訳）: アフターパルスは、離散可変量子鍵分布系がセキュアである距離を制限する要因であり、単光子検出器で共通の特徴である。 この現象の関連性は、確率的かつ自己相互作用的な性質と、その速度が雪崩の回数に比例して上昇し、量子ビット誤差率が増加するという事実に起因している。 ここでは、残差補正がデッドタイム値に依存するデッドタイムおよびアフターパルス補正を含む効果的な解析モデルを提案する。 このモデルは、ゲート単一光子検出器を用いた量子鍵分布プロトコル(標準およびデコイ版)の準備と測定の性能を評価するのに有用である。 このモデルは、安全な通信のために全距離範囲にわたって秘密鍵レートを数値的に最適化する表現を提供し、量子ビット誤り率とセキュア鍵レートの計算を可能にする。 従来の方法では、デッドタイム値は距離に関係なく固定され、高い動作周波数でより関係のある残脈効果によりチャネルの距離範囲が制限される。 ここでは、デッドタイム値の最適化により、秘密鍵を共有するためのチャネル距離が増加することを示す。

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