論文の概要: Advantages and limitations of channel multiplexing for discrete-variable quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.16007v1
• Date: Fri, 20 Dec 2024 15:55:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-23 16:23:31.300489
• Title: Advantages and limitations of channel multiplexing for discrete-variable quantum key distribution
• Title（参考訳）: 離散可変量子鍵分布に対するチャネル多重化の利点と限界
• Authors: Indranil Maiti, Mikołaj Lasota,
• Abstract要約: 絡み合いに基づく量子鍵分布スキームでは、鍵生成率は極めて低い。 1つの潜在的な解決策は、波長分割多重化(WDM)モジュールを使用して、異なる波長で光子を分割して検出チャネルを分離し、複数のキーを並列に生成することである。 パルスレーザーが自発パラメトリックダウンコンバージョン源のポンプに使用される場合のこの考え方を理論的に検討する。 解析の結果,提案手法は暗号鍵の生成を著しく高速化するが,その潜在能力を最大限に活用するためには,光子対光源の適切な最適化が必要であることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Typically practical realizations of discrete-variable quantum key distribution (QKD) protocols, based on exchanging single-photon signals between the trusted parties, can provide its users with only very low key generation rates. One of the potential solutions for this problem, that can be adapted for the case of entanglement-based QKD schemes using broadband photon-pair sources, is to utilize wavelength-division-multiplexing (WDM) modules in order to split the photons with different wavelengths to separate detection channels and generate multiple keys in parallel. Here, we theoretically investigate this idea in the case of pulsed laser used to pump spontaneous parametric down-conversion source. We optimize the effective phase-matching function width of the nonlinear crystal, and the intensity and duration of the pump laser pulses in order to maximize the advantage of the overall key generation rate provided by the WDM-based QKD scheme over the traditional no-WDM scenario. The results of our analysis show that the considered method can significantly accelerate the production of cryptographic keys, but proper optimization of the photon-pair source is needed to exploit its full potential.
• Abstract（参考訳）: 一般に、信頼できる当事者間で単一光子信号の交換に基づく離散可変量子鍵分布(QKD)プロトコルの実践的な実現は、非常に低い鍵生成率しか提供できない。 この問題の潜在的な解決策の1つは、光子を異なる波長で分割し、検出チャネルを分離し、複数の鍵を並列に生成するために、波長分割多重化(WDM)モジュールを利用することである。 ここでは, 自発パラメトリックダウンコンバージョン源を励起するパルスレーザーの場合のこの考え方を理論的に検討する。 我々は, 非線形結晶の有効位相整合関数幅とポンプレーザパルスの強度と持続時間を最適化し, 従来のノンWDMシナリオに対してWDMベースのQKD方式で提供される全体的な鍵生成率の利点を最大限に活用する。 解析の結果,提案手法は暗号鍵の生成を著しく高速化するが,その潜在能力を最大限に活用するためには,光子対光源の適切な最適化が必要であることがわかった。

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