論文の概要: Frequency-bin entanglement-based quantum key distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.07884v1
- Date: Tue, 12 Nov 2024 15:45:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-13 13:21:01.840451
- Title: Frequency-bin entanglement-based quantum key distribution
- Title（参考訳）: 周波数ビン絡み合いに基づく量子鍵分布
- Authors: Noemi Tagliavacche, Massimo Borghi, Giulia Guarda, Domenico Ribezzo, Marco Liscidini, Davide Bacco, Matteo Galli, Daniele Bajoni,
- Abstract要約: エンタングルメントは量子鍵分布(QKD)に利用でき、2つの相関ランダムビット列を生成する。
我々は、シリコンフォトニックチップ上に2つの独立した高精細リング共振器によって生成される光子対を用いて、BBM92プロトコルを実装した。
鍵となる発見は、周波数ビン符号化は環境の熱ゆらぎによって誘導されるランダム位相ノイズに敏感であるということである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Entanglement is an essential ingredient in many quantum communication protocols. In particular, entanglement can be exploited in quantum key distribution (QKD) to generate two correlated random bit strings whose randomness is guaranteed by the nonlocal property of quantum mechanics. Most of QKD protocols tested to date rely on polarization and/or time-bin encoding. Despite compatibility with existing fiber-optic infrastructure and ease of manipulation with standard components, frequency-bin QKD have not yet been fully explored. Here we report the first demonstration of entanglement-based QKD using frequency-bin encoding. We implement the BBM92 protocol using photon pairs generated by two independent, high-finesse, ring resonators on a silicon photonic chip. We perform a passive basis selection scheme and simultaneously record sixteen projective measurements. A key finding is that frequency-bin encoding is sensitive to the random phase noise induced by thermal fluctuations of the environment. To correct for this effect, we developed a real-time adaptive phase rotation of the measurement basis, achieving stable transmission over a 26 km fiber spool with a secure key rate >= 4.5 bit/s. Our work introduces a new degree of freedom for the realization of entangled based QKD protocols in telecom networks.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いは多くの量子通信プロトコルにおいて重要な要素である。
特に、絡み合いは量子鍵分布(QKD)において利用でき、量子力学の非局所的性質によってランダム性が保証される2つの相関ランダムビット列を生成する。
現在テストされているQKDプロトコルのほとんどは、分極や時間ビンエンコーディングに依存している。
既存の光ファイバーインフラとの互換性と標準コンポーネントとの操作の容易さにもかかわらず、周波数ビンQKDはまだ十分に研究されていない。
本稿では、周波数ビン符号化を用いた絡み合いに基づくQKDの最初の実演を報告する。
我々は、シリコンフォトニックチップ上に2つの独立した高精細リング共振器によって生成される光子対を用いて、BBM92プロトコルを実装した。
我々はパッシブベース選択方式を実行し、16の射影測定を同時に記録する。
鍵となる発見は、周波数ビン符号化は環境の熱ゆらぎによって誘導されるランダム位相ノイズに敏感であるということである。
この効果を正すため,26km繊維スプール上での安定伝送をキーレート >=4.5bit/s で実現する実時間適応位相回転法を開発した。
本研究は,通信ネットワークにおける絡み合ったQKDプロトコルを実現するための,新たな自由度を導入する。
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