Fugu-MT 論文翻訳(概要): A cost-efficient quantum access network with qubit-based synchronization

論文の概要: A cost-efficient quantum access network with qubit-based synchronization

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14385v1
Date: Mon, 28 Aug 2023 08:03:21 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-08-29 15:02:41.063158
Title: A cost-efficient quantum access network with qubit-based synchronization
Title（参考訳）: 量子ビット同期型コスト効率量子アクセスネットワーク
Authors: Chunfeng Huang, Ye Chen, Tingting Luo, Wenjie He, Xin Liu, Zhenrong Zhang, and Kejin Wei
Abstract要約: 量子ビット同期を用いた費用効率の高い量子アクセスネットワーク(QAN)を提案する。我々は50kmの商用ファイバスプールで、各ユーザーの平均キーレート53.84ドルkbpsと711.90ドルkbpsを達成した。本研究は,マルチユーザQKDネットワークを実現するための実現可能で費用対効果の高い方法を提供し,QKDの普及を促進する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 10.503263803759602
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: Quantum Key Distribution (QKD) is a physical layer encryption technique that enables two distant parties to exchange secure keys with information-theoretic security. In the last two decades, QKD has transitioned from laboratory research to real-world applications, including multi-user quantum access networks (QANs). This network structure allows users to share single-photon detectors at a network node through time-division multiplexing, thereby significantly reducing the network cost. However, current QAN implementations require additional hardware for auxiliary tasks such as time synchronization. To address this issue, we propose a cost-efficient QAN that uses qubit-based synchronization. In this approach, the transmitted qubits facilitate time synchronization, eliminating the need for synchronization hardware. We tested our scheme by implementing a network for two users and successfully achieved average secure key rates of $53.84$ kbps and $71.90$ kbps for each user over a 50-km commercial fiber spool. In addition, we investigated the capacity of the access network under cross-talk and loss conditions. The simulation results demonstrate that this scheme can support a QAN with 64 users with key rates up to 1070~bps. Our work provides a feasible and cost-effective way to implement a multi-user QKD network, further promoting the widespread application of QKD.
Abstract（参考訳）: 量子鍵分配(Quantum Key Distribution, QKD)は、2つの異なるパーティが秘密鍵と情報理論のセキュリティを交換できる物理層暗号化技術である。過去20年間、QKDは研究所の研究から、マルチユーザ量子アクセスネットワーク(QAN)を含む現実世界のアプリケーションへと移行してきた。このネットワーク構造により、タイムディビジョン多重化により、単一光子検出器をネットワークノードで共有することができ、ネットワークコストを大幅に削減できる。しかし、現在のQAN実装では、時間同期のような補助的なタスクのために追加のハードウェアが必要である。この問題に対処するため,量子ビット同期を用いたコスト効率の高いqanを提案する。このアプローチでは、送信されたキュービットは同期ハードウェアの必要性をなくし、時間同期を容易にする。当社では,2ユーザ用のネットワークを実装して,50kmの商用ファイバースプール上で,平均安全キーレート53.84$ kbpsと711.90$ kbpsを達成した。さらに,クロストークおよび損失条件下でのアクセスネットワークの容量について検討した。シミュレーションの結果,キーレートが最大1070～bpsの64ユーザのqanをサポートすることができた。本研究は,マルチユーザQKDネットワークを実現するための実現可能で費用対効果の高い方法を提供し,QKDの普及を促進する。

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