論文の概要: Metropolitan quantum key distribution using a GaN-based room-temperature telecommunication single-photon source

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.18502v1
• Date: Fri, 27 Sep 2024 07:35:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-06 05:52:22.687490
• Title: Metropolitan quantum key distribution using a GaN-based room-temperature telecommunication single-photon source
• Title（参考訳）: GaNを用いた室温通信単一光子源を用いた大域量子鍵分布
• Authors: Haoran Zhang, Xingjian Zhang, John Eng, Max Meunier, Yuzhe Yang, Alexander Ling, Jesus Zuniga-Perez, Weibo Gao,
• Abstract要約: 単一光子源(SPS)は量子鍵分布(QKD)の性能を高める可能性を秘めている 室温SPSを用いたQKDの遠隔通信波長での実証に成功した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 54.32714639668751
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Single-photon sources (SPS) hold the potential to enhance the performance of quantum key distribution (QKD). QKD systems using SPS often require cryogenic cooling, while recent QKD attempts using SPS operating at room-temperature have failed to achieve long-distance transmission due to the SPS not operating at telecommunication wavelength. In this work, we have successfully demonstrated QKD using a room-temperature SPS at telecommunication wavelength. The SPS used in this work is based on point defects hosted by gallium nitride (GaN) thin films grown on sapphire substrates. We employed a time-bin and phase encoding scheme to perform the BB84 and reference-frame-independent QKD protocols over a 33 km fiber spool, achieving a secure key rate of $7.58\times 10^{-7}$ per pulse. Moreover, we also implemented a metropolitan QKD experiment over a 30 km deployed fiber, achieving a secure key rate of $6.06\times 10^{-8}$ per pulse. These results broaden the prospects for future use of SPS in commercial QKD applications.
• Abstract（参考訳）: 単一光子源(SPS)は量子鍵分布(QKD)の性能を高める可能性を持っている。 SPSを用いたQKDシステムは、しばしば低温冷却を必要とするが、室温でSPSを動作させる最近のQKD試験は、通信波長で動作しないSPSのために長距離伝送を達成できなかった。 本研究では, 室温SPSを用いたQKDの遠隔通信波長での実証に成功した。 この研究で使用されるSPSは、サファイア基板上に成長した窒化ガリウム(GaN)薄膜がホストする点欠陥に基づいている。 我々は、BB84および参照フレームに依存しないQKDプロトコルを33kmのファイバスプール上で実行するために、時間ビンと位相符号化方式を用い、パルス当たり7.58\times 10^{-7}$のキーレートを実現した。 さらに,30kmのファイバ上に大都市圏のQKD実験を行い,パルス当たりのキーレートを6.06\times 10^{-8}$とした。 これらの結果は、商用QKDアプリケーションにおける将来的なSPSの利用の可能性を広げるものである。

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