論文の概要: Satellite-based communication for phase-matching measurement-device-independent quantum key distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.05829v1
- Date: Fri, 10 Jan 2025 10:07:44 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-13 15:27:08.980350
- Title: Satellite-based communication for phase-matching measurement-device-independent quantum key distribution
- Title（参考訳）: 位相整合測定デバイス非依存量子鍵分布のための衛星通信
- Authors: Arindam Dutta, Subhashish Banerjee, Anirban Pathak,
- Abstract要約: 衛星ベースの量子通信のためのLinとL'utkenhausによって提案されたPM-MDI QKDプロトコル。
このプロトコルのキーレートは、リピータレスバウンドを超えることが知られており、ノイズ条件下では限界で評価される。
発見は、衛星ベースの量子通信において、信頼性の高い鍵レートを達成するためのPM-MDI QKDプロトコルの可能性を示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: This study investigates the feasibility of the phase-matching measurement-device-independent quantum key distribution (PM-MDI QKD) protocol proposed by Lin and L\"utkenhaus for satellite-based quantum communication. The protocol's key rate, known to exceed the repeaterless bound, is evaluated in the asymptotic limit under noisy conditions typical of satellite communications, including loss-only scenarios. The setup involves two ground-based parties connected via fiber (lossonly or noisy) and a space-based third party linked to one of these two ground-based parties through free-space communication. Simulations using the elliptic-beam approximation model the average key rate (AKR) and its probability distribution (PDR) across varying zenith angles and fiber distances. Down-link free-space communication is assessed under day and night conditions, with intensity optimization for each graphical point. Dynamic configurations of satellite and ground stations are also considered. Results indicate that AKR decays more slowly under loss-only conditions, while PDR analysis shows higher key rates produce more concentrated distributions. These findings demonstrate the potential of PM-MDI QKD protocols for achieving reliable key rates in satellitebased quantum communication.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,Lin と L\'utkenhaus が提案する位相整合測定デバイス非依存量子鍵分布 (PM-MDI QKD) プロトコルの衛星ベース量子通信への適用性について検討した。
このプロトコルの鍵レートは、繰り返し無境界を超えることが知られており、損失のみのシナリオを含む、衛星通信の典型的なノイズ条件下で漸近的限界で評価される。
このセットアップは、ファイバー(ロスオンリーまたはノイズ)を介して接続された2つの地上ベースのパーティと、この2つの地上ベースのパーティのうちの1つと、自由空間通信を介して接続された宇宙ベースのサードパーティで構成される。
平均鍵レート(AKR)と確率分布(PDR)を各種ゼニス角とファイバー距離で近似した楕円ビーム近似モデルを用いてシミュレーションした。
ダウンリンク自由空間通信は、昼夜条件下で評価され、各グラフィカルポイントに対して強度最適化を行う。
衛星や地上局の動的配置も考慮されている。
その結果、AKRは損失のみの条件下でよりゆっくりと崩壊し、PDR分析では高いキーレートがより集中的な分布を生み出すことが示された。
これらの結果は, PM-MDI QKDプロトコルが衛星ベースの量子通信において, 信頼性の高い鍵レートを実現する可能性を示している。
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