論文の概要: Passive polarization-encoded BB84 protocol using a heralded single-photon source
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02944v1
- Date: Wed, 04 Dec 2024 01:22:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-05 15:07:02.438251
- Title: Passive polarization-encoded BB84 protocol using a heralded single-photon source
- Title（参考訳）: 隠蔽単一光子源を用いたパッシブ偏光符号化BB84プロトコル
- Authors: Anju Rani, Vardaan Mongia, Parvatesh Parvatikar, Rutuj Gharate, Tanya Sharma, Jayanth Ramakrishnan, Pooja Chandravanshi, R. P. Singh,
- Abstract要約: 単一光子源を用いた受動偏光符号化BB84プロトコルの実装について報告する。
我々の実装は、量子ビット誤り率7%、キーレート5kbpsを達成した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5804487044220691
- License:
- Abstract: The BB84 quantum key distribution protocol set the foundation for achieving secure quantum communication. Since its inception, significant advancements have aimed to overcome experimental challenges and enhance security. In this paper, we report the implementation of a passive polarization-encoded BB84 protocol using a heralded single-photon source. By passively and randomly encoding polarization states with beam splitters and half-wave plates, the setup avoids active modulation, simplifying design and enhancing security against side-channel attacks. The heralded single-photon source ensures a low probability of multi-photon emissions, eliminating the need for decoy states and mitigating photon number splitting vulnerabilities. The quality of the single-photon source is certified by measuring the second-order correlation function at zero delay, $g^{2}(0)=0.0408\pm0.0008$, confirming a very low probability of multi-photon events. Compared to conventional BB84 or BBM92 protocols, our protocol provides optimized resource trade-offs, with fewer detectors (compared to BBM92) and no reliance on external quantum random number generators (compared to typical BB84) to drive Alice's encoding scheme. Our implementation achieved a quantum bit error rate of 7% and a secure key rate of 5 kbps. These results underscore the practical, secure, and resource-efficient framework our protocol offers for scalable quantum communication technologies.
- Abstract（参考訳）: BB84量子鍵分配プロトコルは、セキュアな量子通信を実現する基盤となる。
設立以来、大きな進歩は、実験的な課題を克服し、セキュリティを強化することを目的としている。
本稿では,単一光子源を用いた受動偏光符号化BB84プロトコルの実装について報告する。
ビームスプリッターとハーフウェーブプレートで受動的にランダムに偏光状態を符号化することにより、アクティブな変調を回避し、設計を簡素化し、サイドチャネル攻撃に対するセキュリティを高める。
隠蔽された単一光子源は、多光子放出の低い確率を保証し、デコイ状態の必要をなくし、光子数分裂の脆弱性を緩和する。
単一光子源の品質は、ゼロ遅延の2階相関関数を$g^{2}(0)=0.0408\pm0.0008$で測定することで証明され、多重光子事象の確率は非常に低い。
従来のBB84プロトコルやBBM92プロトコルと比較して、我々のプロトコルはリソースのトレードオフを最適化し、より少ない検出器(BBM92と比較)と外部量子乱数生成器(典型的なBB84と比較)に依存しない。
我々の実装は、量子ビット誤り率7%、キーレート5kbpsを達成した。
これらの結果は、我々のプロトコルがスケーラブルな量子通信技術に提供している実用的でセキュアでリソース効率のよいフレームワークを強調します。
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