論文の概要: Nonlinear improvement of measurement-device-independent quantum key distribution using multimode quantum memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.10370v1
• Date: Sat, 17 Jun 2023 15:06:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-21 21:00:53.251584
• Title: Nonlinear improvement of measurement-device-independent quantum key distribution using multimode quantum memory
• Title（参考訳）: マルチモード量子メモリを用いた計測デバイス非依存量子鍵分布の非線形改善
• Authors: Yusuke Mizutani and Tomoyuki Horikiri
• Abstract要約: 量子メモリ(QM)の利用によるセキュア鍵レートの非線形増加を示す。 本稿では、2つの関数を組み込んだQMとして原子周波数コムを採用し、MDI-QKDに基づくアーキテクチャを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: This paper proposes a quantum key distribution (QKD) scheme for measurement-device-independent QKD (MDI-QKD) utilizing quantum memory (QM), which is based on two distinct functions of QM: on-demand storage and multimode storage. We demonstrate a nonlinear increase in the secure key rate due to the utilization of QM. In the protocol incorporating on-demand storage, it is acknowledged that the secure key rate is scaled by $R=O(\sqrt{\eta_{ch}})$ as $\eta_{ch}$, while as an alternative approach, we reveal that the improvement is $O(m_s^2)$, with $m_s$ being the number of modes in frequency (spatial) multiplexing in the scheme incorporating multimode storage. We adopt an atomic frequency comb as a QM that incorporates the two functions and propose an architecture based on MDI-QKD to attain experimental feasibility. This scheme can be extended to quantum repeaters, and even for a single quantum-repeater node, there is a nonlinear enhancement and an experimental incentive to increase the number of modes.
• Abstract（参考訳）: 本稿では、オンデマンドストレージとマルチモードストレージという2つの異なるQM機能に基づく量子メモリ(QM)を利用した、計測デバイスに依存しないQKD(MDI-QKD)のための量子鍵分布方式を提案する。 本稿では,QMの利用により鍵レートが非線形に増加することを示す。 オンデマンドストレージを組み込んだプロトコルでは、セキュアな鍵レートは$r=o(\sqrt{\eta_{ch}})$を$\eta_{ch}$とするが、代替手法として$o(m_s^2)$であり、$m_s$はマルチモードストレージを組み込んだスキームにおける周波数(空間的)多重化の回数である。 本稿では、2つの関数を組み込んだQMとして原子周波数コムを採用し、MDI-QKDに基づくアーキテクチャを提案する。 このスキームは量子リピータに拡張することができ、単一の量子リピータノードであっても、モードの数を増やすための非線形拡張と実験的インセンティブが存在する。

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