論文の概要: Low-error encoder for time-bin and decoy states for quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.02059v1
• Date: Fri, 3 Nov 2023 17:39:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-06 13:20:01.244281
• Title: Low-error encoder for time-bin and decoy states for quantum key distribution
• Title（参考訳）: 量子鍵分布のための時間ビンおよびデコイ状態に対する低エラーエンコーダ
• Authors: Davide Scalcon, Elisa Bazzani, Giuseppe Vallone, Paolo Villoresi, Marco Avesani
• Abstract要約: 超低固有量子ビット誤り率(QBER)と高安定性を有する時間ビンエンコーダを提案する。 この装置はネストしたサニャックとマッハ・ツェーダー・サニャック干渉計をベースとし、デコイと状態調整の両方に単一位相変調器を使用している。
• 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: Time-bin encoding has been widely used for implementing quantum key distribution (QKD) on optical fiber channels due to its robustness with respect to drifts introduced by the optical fiber. However, due to the use of interferometric structures, achieving stable and low intrinsic Quantum Bit Error rate (QBER) in time-bin systems can be challenging. A key device for decoy-state prepare & measure QKD is represented by the state encoder, that must generate low-error and stable states with different values of mean photon number. Here we propose the MacZac (Mach-Zehder-Sagnac), a time-bin encoder with ultra-low intrinsic QBER (<2e-5) and high stability. The device is based on nested Sagnac and Mach-Zehnder interferometers and uses a single phase modulator for both decoy and state preparation, greatly simplifying the optical setup. The encoder does not require any active compensation or feedback system and it can be scaled for the generation of states with arbitrary dimension. We experimentally realized and tested the device performances as a stand alone component and in a complete QKD experiments. Thanks to the capacity to combine extremely low QBER, high stability and experimental simplicity the proposed device can be used as a key building block for future high-performance, low-cost QKD systems.
• Abstract（参考訳）: タイムビン符号化は、光ファイバが導入したドリフトに対する堅牢性のため、光ファイバチャネルに量子鍵分布(qkd)を実装するために広く用いられてきた。 しかし, 干渉計構造を用いることで, 安定かつ低固有の量子ビット誤り率(QBER)をタイムビンシステムで達成することは困難である。 デコイ状態準備測定用キー装置QKDは、平均光子数が異なる値の低エラーかつ安定な状態を生成する必要がある状態エンコーダによって表現される。 本稿では,超低固有qber(<2e-5)と高安定性を有するタイムビンエンコーダであるmaczac (mach-zehder-sagnac)を提案する。 この装置はネストしたサニャックとマッハ・ツェンダー干渉計をベースとし、デコイと状態調整の両方に単一位相変調器を使用し、光学装置を大幅に単純化した。 エンコーダはアクティブ補償やフィードバックシステムを必要としないので、任意の次元の状態を生成するためにスケールできる。 デバイスの性能をスタンドアローンコンポーネントとして,完全なqkd実験で実現し,テストした。 超低QBERと高安定性と実験的単純性を組み合わせる能力により、提案装置は将来の高性能で低コストなQKDシステムのための重要なビルディングブロックとして使用できる。

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