論文の概要: Comparison of non-decoy single-photon source and decoy weak coherent pulse in quantum key distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.19963v1
- Date: Thu, 30 May 2024 11:39:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-31 14:38:07.771433
- Title: Comparison of non-decoy single-photon source and decoy weak coherent pulse in quantum key distribution
- Title（参考訳）: 量子鍵分布における非デコイ単一光子源とデコイ弱コヒーレントパルスの比較
- Authors: Roberto G. Pousa, Daniel K. L. Oi, John Jeffers,
- Abstract要約: 我々は、SPSの非デコイ効率的なBB84プロトコルを分析し、その光子統計を$g(2)(0)$と平均光子数で部分的に特徴付ける。
その結果, 平均光子数$langle n rangle = 0.5$ および $g(2)(0) = 3.6%$ の非デコイSPSは, 2-デコイWCP上での鍵生成を促進できることがわかった。
- 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: Advancements in practical single-photon sources (SPS) exhibiting high brightness and low $g^{(2)}(0)$ have garnered significant interest for their application in quantum key distribution (QKD). To assess their QKD performance, it is essential to compare them with the widely employed weak coherent pulses (WCPs) in the decoy state method. In this work, we analyze the non-decoy efficient BB84 protocol for an SPS, partially characterising its photon statistics by its $g^{(2)}(0)$ and mean photon number. We compare it to the 2-decoy efficient BB84 with WCPs within the finite-key analysis framework while optimizing the parameters of both protocols. Our findings indicate that the non-decoy SPS with a mean photon number of $\langle n \rangle = 0.5$ and $g^{(2)}(0) = 3.6\%$ can enhance the secure key generation over the 2-decoy WCP for block sizes under $4.66 \cdot 10^9$ sent signals ($29$ seconds of acquisition time) at a channel loss of $10$ dB ($52.5$ km of optical fibre). Additionally, we demonstrate an increase in the maximum tolerable channel loss for SPSs with mean photon number $\langle n \rangle \geq 0.0142$ at block sizes below $10^8$ sent signals ($0.62$ seconds of acquisition time). These results suggest that SPSs hold potential for key rate enhancement in short-range QKD networks, though further research is required to evaluate their key generation capabilities when integrated into the decoy method.
- Abstract（参考訳）: 実用的な単一光子源(SPS)の進歩は、高い明るさと低い$g^{(2)}(0)$を示し、量子鍵分布(QKD)への応用に大きな関心を寄せている。
それらのQKD性能を評価するためには、デコイ状態法において広く用いられている弱コヒーレントパルス(WCP)と比較することが不可欠である。
本研究では,SPSの非デコイ効率BB84プロトコルを解析し,その光子統計を$g^{(2)}(0)$と平均光子数で部分的に特徴付ける。
両プロトコルのパラメータを最適化しながら、有限鍵解析フレームワーク内のWCPと2デコイ効率のBB84を比較した。
その結果, 平均光子数$\langle n \rangle = 0.5$ and $g^{(2)}(0) = 3.6\%$は, ブロックサイズが4.66 \cdot 10^9$(取得時間の29ドル秒)以下の場合, 10$dB(52.5$km)のチャネル損失で, 2-decoy WCPに対してセキュアな鍵生成を向上できることがわかった。
さらに、平均光子数$\langle n \rangle \geq 0.0142$のSPSの最大許容チャネル損失が10^8$以下のブロックサイズ(取得時間0.62$秒)で増加することを示す。
これらの結果から,SPSは短距離QKDネットワークにおいて鍵レート向上の可能性が示唆された。
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