論文の概要: Guarding Quantum Key Distribution with integrated Magnetic-free Nonreciprocal Structures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.06564v1
• Date: Sun, 11 Jun 2023 02:47:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-13 18:04:39.359793
• Title: Guarding Quantum Key Distribution with integrated Magnetic-free Nonreciprocal Structures
• Title（参考訳）: 磁気フリー非相互構造を用いたガード量子鍵分布
• Authors: Qiang Liu, Yinming Huang, Tingting Luo, Chunfeng Huang, Minming Geng, Zhenrong Zhang and Kejin Wei
• Abstract要約: 通常は磁気光学効果に基づく従来の非相互デバイスは、現在の半導体技術との互換性の課題に直面している。 我々は、チップベースのQKDシステムへの統合を容易にするために、磁気フリーな非相互デバイスを複数構築する。 設計されたデバイスのサイズはわずか数平方マイクロメートルだが、準アイソレータは27dBを超える分離レベルを達成できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.744494317715869
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Inserting nonreciprocal devices at the doorways of Alice and Bob is a widely recognized countermeasure against quantum hacking attacks in quantum key distribution (QKD) systems. However, traditional integrated nonreciprocal devices, which are typically based on magneto-optical effects, face challenges in compatibility with current semiconductor integration technology. As a result, earlier chip-based QKD systems were unable to integrate nonreciprocal components and were vulnerable to injecting-type attacks. Based on the actual parameters of SOI integration, we employed the inverse design with the direct binary search algorithm to construct several magnetic-free nonreciprocal devices, facilitating their integration into chip-based QKD systems while meeting various chip configuration design requirements. The designed devices have sizes of only a few square micrometers, yet the quasi-isolator can achieve an isolation level exceeding 27 dB. To demonstrate their practical utility in QKD, we employed the designed devices to safeguard the QKD system against Trojan-horse attacks. The simulation results demonstrate that our proposed devices effectively secure the BB84 and measure-device-independent QKD systems against Trojan-horse attacks.
• Abstract（参考訳）: アリスとボブの戸口で非相互デバイスを挿入することは量子鍵分布(QKD)システムにおける量子ハッキング攻撃に対して広く知られている対策である。 しかし、通常は磁気光学効果に基づく従来の非相互デバイスは、現在の半導体集積技術との互換性の課題に直面している。 その結果、初期のチップベースのQKDシステムは非相互成分を統合できず、インジェクションタイプの攻撃に対して脆弱であった。 soi統合の実際のパラメータに基づいて, 直接二分探索アルゴリズムを用いた逆設計を行い, 様々なチップ構成設計要件を満たしながら, チップベースのqkdシステムへの統合を容易にした。 設計されたデバイスのサイズはわずか数平方マイクロメートルだが、準アイソレータは27dBを超える分離レベルを達成できる。 QKDの実用性を実証するため、我々はQKDシステムをトロイの木馬攻撃から保護するために設計した装置を使用した。 シミュレーションの結果,提案装置はBB84と測定デバイスに依存しないQKDシステムをトロイの木馬攻撃に対して効果的に確保できることがわかった。

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