論文の概要: High-dimensional quantum key distribution with resource-efficient detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.16782v2
- Date: Tue, 17 Jun 2025 21:11:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-19 16:34:05.261726
- Title: High-dimensional quantum key distribution with resource-efficient detection
- Title（参考訳）: 資源効率検出による高次元量子鍵分布
- Authors: Maciej Ogrodnik, Adam Widomski, Dagmar Bruß, Giovanni Chesi, Federico Grasselli, Hermann Kampermann, Chiara Macchiavello, Nathan Walk, Nikolai Wyderka, Michał Karpiński,
- Abstract要約: 本稿では, 単一光子検出器を1つずつ1つだけ使用した高次元BB84QKD実験の原理を実証する。
都市ファイバネットワークを含む2次元および4次元のケースに対して,実験により得られた簡易なキーレートを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: While quantum key distribution (QKD) based on two-dimensional (qubit) encoding is a mature, field-tested technology, its performance is lacking for many cryptographic applications. High-dimensional encoding for QKD enables increased achievable key rates and robustness as compared to the standard qubit-based systems. However, experimental implementations of such systems are more complicated, expensive, and require careful security analysis as they are less common. In this work we present a proof of principle high-dimensional time-phase BB84 QKD experiment using only one single-photon detector per measurement basis. We employ the temporal Talbot effect to detect QKD symbols in the control basis, and show experimentally-obtained simplistic key rates for the two-dimensional and four-dimensional case, including in an urban fiber network. We present a comparison of a simplistic secret key rate obtained from a standard security proof with the one derived from a recently devised proof using a tunable beam splitter to display security issues stemming from asymmetric detection efficiencies in the two bases. Our results contribute to the discussion of the benefits of high-dimensional encoding and highlight the impact of security analysis on the achievable QKD performance.
- Abstract（参考訳）: 2次元(量子ビット)符号化に基づく量子鍵分布(QKD)は、成熟したフィールドテスト技術であるが、多くの暗号アプリケーションでは性能が不足している。
QKDの高次元符号化は、標準的な量子ビットベースのシステムと比較して達成可能な鍵レートとロバスト性を高めることができる。
しかし、そのようなシステムの実験的実装はより複雑で高価であり、あまり一般的ではないため、注意深いセキュリティ分析を必要とする。
本研究では, 単一光子検出器を1つずつ1つだけ使用した高次元高次元BB84QKD実験の原理を実証する。
都会のファイバネットワークを含む2次元および4次元のケースにおいて, 時間的タルボット効果を用いてQKDシンボルを制御ベースで検出し, 簡易なキーレートを示す。
本稿では, 標準セキュリティ証明から得られた簡易秘密鍵レートと, チューナブルビームスプリッタを用いた最近考案された証明から得られた秘密鍵レートを比較して, 非対称検出効率から生じるセキュリティ問題を提示する。
本結果は,高次元符号化の利点の議論に寄与し,セキュリティ解析が達成可能なQKD性能に与える影響を強調した。
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