論文の概要: Blockwise Key Distillation in Satellite-based Quantum Key Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.04300v1
• Date: Mon, 10 Jul 2023 01:34:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-11 14:19:32.665635
• Title: Blockwise Key Distillation in Satellite-based Quantum Key Distribution
• Title（参考訳）: 衛星による量子鍵分布におけるブロックワイズキー蒸留
• Authors: Minu J. Bae, Nitish K. Panigrahy, Prajit Dhara, Walter O. Krawec, Alexander Russell, Don Towsley, Bing Wang
• Abstract要約: 衛星ベースの量子鍵分布における2つの鍵蒸留手法を比較した。 一つは、すべての信号を全体として扱う従来の非ブロック戦略である。 もう1つは、同じノイズ特性を持つ個々のブロックに信号を分割し、独立して処理するエムブロックワイズ戦略である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 68.8891637551539
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Free-space satellite communication has significantly lower photon loss than terrestrial communication via optical fibers. Satellite-based quantum key distribution (QKD) leverages this advantage and provides a promising direction in achieving long-distance inter-continental QKD. Satellite channels, however, can be highly dynamic due to various environmental factors and time-of-the-day effects, leading to heterogeneous noises over time. In this paper, we compare two key distillation techniques for satellite-based QKD. One is the traditional {\em non-blockwise} strategy that treats all the signals as a whole; the other is a {\em blockwise} strategy that divides the signals into individual blocks that have similar noise characteristics and processes them independently. Through extensive simulation in a wide range of settings, we show trends in optimal parameter choices and when one strategy provides better key generation rates than the other. Our results show that the blockwise strategy can lead to up to $5\%$ key rate improvement (leading to on average $1.9\times10^{7}$ more key bits per day) when considering two types of blocks, i.e., for nighttime and daytime, respectively. The blockwise strategy only requires changes in the classical post-processing stage of QKD and can be easily deployed in existing satellite systems.
• Abstract（参考訳）: 自由空間衛星通信は、光ファイバーによる地上通信よりも光子損失が著しく低い。 衛星ベースの量子鍵分布(QKD)はこの利点を利用して、長距離の大陸間QKDを実現するための有望な方向を提供する。 しかし、衛星チャンネルは様々な環境要因と日々の影響により非常にダイナミックになり、時間とともに異質なノイズが発生する。 本稿では,衛星を用いたQKDにおける2つの重要な蒸留技術を比較する。 1つは、すべての信号を全体として扱う従来の「非ブロックワイド」戦略であり、もう1つは、同様のノイズ特性を持つ個々のブロックに信号を分割し、独立に処理する「ブロックワイズ」戦略である。 幅広い設定での広範なシミュレーションを通じて、最適なパラメータ選択の傾向を示し、一方の戦略が他方よりも優れたキー生成率を提供する場合を示す。 その結果、ブロックワイズ戦略は、夜間と昼間の2種類のブロックを考慮すれば、最大5\%$キーレートの改善(平均で1日あたり1.9\times10^{7}$キービットを増加させる)に繋がることが示された。 ブロックワイズ戦略は、QKDの古典的な後処理段階の変更のみを必要とし、既存の衛星システムに容易に展開できる。

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