論文の概要: High-dimensional quantum key distribution using orbital angular momentum of single photons from a colloidal quantum dot at room temperature

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.03377v1
• Date: Mon, 6 May 2024 11:31:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-07 13:56:21.497576
• Title: High-dimensional quantum key distribution using orbital angular momentum of single photons from a colloidal quantum dot at room temperature
• Title（参考訳）: 室温コロイド量子ドットからの単一光子の軌道角運動量を用いた高次元量子鍵分布
• Authors: Dotan Halevi, Boaz Lubotzky, Kfir Sulimany, Eric G. Bowes, Jennifer A. Hollingsworth, Yaron Bromberg, Ronen Rapaport,
• Abstract要約: 高次元量子鍵分布(HDQKD)は、基本QKDプロトコルの固有の制限に対処するための有望な方法である。 我々は,単一のコロイド巨大量子ドット(gQD)を決定論的,コンパクトかつ室温の単一光子源として用いたHDQKDシステムの完全なエミュレーションを実演する。 また,1光子当たり1ビットを超えるQudit伝送を実験的に実証し,従来のd=2QKD容量をすでに上回っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6730898405113309
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: High-dimensional quantum key distribution (HDQKD) is a promising avenue to address the inherent limitations of basic QKD protocols. However, experimental realizations of HDQKD to date have relied on indeterministic photon sources that limit the achievable key rate. In this paper, we demonstrate a full emulation of a HDQKD system using a single colloidal giant quantum dot (gQD) as a deterministic, compact and room-temperature single-photon source (SPS). We demonstrate a practical protocol by encoding information in a high-dimensional space ($d = 3$) of the orbital angular momentum of the photons. Our experimental configuration incorporates two spatial light modulators for encoding and decoding the spatial information carried by individual photons. Our experimental demonstration establishes the feasibility of utilizing high radiative quantum yield gQDs as practical SPSs for HDQKD. We also demonstrate experimentally secure qudit transmission exceeding one secure bit per photon, thus already beating the traditional d=2 QKD capacity.
• Abstract（参考訳）: 高次元量子鍵分布(HDQKD)は、基本QKDプロトコルの固有の制限に対処するための有望な方法である。 しかし、これまでHDQKDの実験的な実現は、達成可能な鍵レートを制限する不決定性光子源に依存してきた。 本稿では,単一のコロイド巨大量子ドット(gQD)を決定論的,コンパクトかつ室温の単一光子源(SPS)として用いたHDQKDシステムの完全なエミュレーションを実演する。 我々は、光子の軌道角運動量の高次元空間(d = 3$)で情報を符号化することで、実用的なプロトコルを実証する。 実験では、2つの空間光変調器を組み込んで、個々の光子によって運ばれる空間情報を符号化・復号する。 実験により,高放射能量子収率gQDをHDQKDの実用的なSPSとして利用できることを示す。 また,1光子当たり1ビットを超えるQudit伝送を実験的に実証し,従来のd=2QKD容量をすでに上回っている。

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