Fugu-MT 論文翻訳(概要): High-rate intercity quantum key distribution with a semiconductor single-photon source

論文の概要: High-rate intercity quantum key distribution with a semiconductor single-photon source

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.15922v1
Date: Wed, 30 Aug 2023 09:57:07 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-08-31 13:42:35.862557
Title: High-rate intercity quantum key distribution with a semiconductor single-photon source
Title（参考訳）: 半導体単一光子源を用いた高速都市間量子鍵分布
Authors: Jingzhong Yang, Zenghui Jiang, Frederik Benthin, Joscha Hanel, Tom Fandrich, Raphael Joos, Stephanie Bauer, Sascha Kolatschek, Ali Hreibi, Eddy Patrick Rugeramigabo, Michael Jetter, Simone Luca Portalupi, Michael Zopf, Peter Michler, Stefan K\"uck, and Fei Ding
Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、盗聴者による一般的な攻撃に対して安全である情報の伝達を可能にする。 QKDプロトコルにおけるオンデマンド量子光源の使用は、セキュリティの向上と耐久損失の最大化に役立つと期待されている。明るい決定論的単一光子源を用いたQKD実験について報告する。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8114920774958947
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Quantum key distribution (QKD) enables the transmission of information that is secure against general attacks by eavesdroppers. The use of on-demand quantum light sources in QKD protocols is expected to help improve security and maximum tolerable loss. Semiconductor quantum dots (QDs) are a promising building block for quantum communication applications because of the deterministic emission of single photons with high brightness and low multiphoton contribution. Here we report on the first intercity QKD experiment using a bright deterministic single photon source. A BB84 protocol based on polarisation encoding is realised using the high-rate single photons in the telecommunication C-band emitted from a semiconductor QD embedded in a circular Bragg grating structure. Utilising the 79 km long link with 25.49 dB loss (equivalent to 130 km for the direct-connected optical fibre) between the German cities of Hannover and Braunschweig, a record-high secret key bits per pulse of 4.8e-5 with an average quantum bit error ratio of 0.65 % are demonstrated. An asymptotic maximum tolerable loss of 28.11 dB is found, corresponding to a length of 144 km of standard telecommunication fibre. Deterministic semiconductor sources therefore compete with state-of-the-art decoy state QKD with weak coherent pulses with respect to high secret key rate and have the potential to excel in measurement device independent protocols and quantum repeater applications.
Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、盗聴者による一般的な攻撃に対して安全である情報の伝達を可能にする。 QKDプロトコルにおけるオンデマンド量子光源の使用は、セキュリティの向上と耐久損失の最大化に役立つと期待されている。半導体量子ドット(qds)は、高輝度かつ低マルチ光子寄与の単一光子を決定論的に放出するため、量子通信応用において有望な構成要素である。ここでは、明るい決定論的単一光子源を用いた最初の都市間QKD実験について報告する。円ブラッグ格子構造に埋め込まれた半導体QDから放射される通信Cバンド内の高レート単一光子を用いて偏光符号化に基づくBB84プロトコルを実現する。 79kmの長いリンクと25.49dBの損失(直接接続された光ファイバーの130kmに相当する)をハノーファーとブラウンシュヴァイクの間で利用し、平均量子ビット誤差比0.65%の4.8e-5のパルス当たりの最高機密鍵ビットを実証した。漸近的な最大許容損失は28.11dbであり、標準通信ファイバーの長さは144kmである。したがって、決定論的半導体源は、高い秘密鍵レートに対して弱いコヒーレントパルスを持つ最先端のデコイ状態QKDと競合し、測定装置の独立したプロトコルや量子リピータの応用において優れている可能性がある。

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