論文の概要: Secure Quantum Key Distribution Using a Room-Temperature Quantum Emitter
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.13902v2
- Date: Thu, 24 Apr 2025 17:56:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-25 21:09:46.443285
- Title: Secure Quantum Key Distribution Using a Room-Temperature Quantum Emitter
- Title（参考訳）: 室温量子エミッタを用いたセキュア量子鍵分布
- Authors: Ömer S. Tapşın, Furkan Ağlarcı, Roberto G. Pousa, Daniel K. L. Oi, Mustafa Gündoğan, Serkan Ateş,
- Abstract要約: ヘキサゴナル窒化ホウ素(hBN)の室温における欠陥の汎用性を示す。
実験では、17.5kbpsのシフテッド鍵レート(SiKR)とQBERの6.49%を40MHzの動的偏光符号化レートで得る。
また、従来の点対点QKDスキームよりも優れているシナリオを分析するため、QKDを超えるhBN欠陥の潜在的な応用についても検討する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: On-demand generation of single photons from solid-state quantum emitters is essential to build practical quantum networks and QKD systems by potentially enabling higher secure key rates (SKR) and lower quantum bit error rates (QBER) in short-range distances. Room-temperature operation is particularly important as it eliminates the need for bulky cryogenic setups, reducing complexity and cost for real-world applications. In this work, we showcase the versatility of defects in hexagonal boron nitride (hBN) at room temperature by implementing the B92 protocol. Our experiments yield a sifted key rate (SiKR) of 17.5 kbps with a QBER of 6.49% at a dynamic polarization encoding rate of 40 MHz, and finite-key analysis provides a SKR of 7 kbps, one of the highest achieved for a room-temperature single photon source. We analyzed the non-decoy efficient BB84 using our hBN emitter and other promising quantum dot source for QKD, and compare their key performance with a single quantum repeater scenario. We also explore potential applications of hBN defects beyond QKD and analyze scenarios that could outperform conventional point-to-point QKD schemes. These results underscore the promise of hBN emitters for advancing quantum communication technologies.
- Abstract（参考訳）: 固体量子エミッタからの単一光子のオンデマンド生成は、より安全な鍵レート(SKR)と低い量子ビット誤り率(QBER)を短距離で実現し、実用的な量子ネットワークとQKDシステムを構築するために不可欠である。
室温操作は特に重要であり、密集した低温セットアップの必要性を排除し、現実世界のアプリケーションの複雑さとコストを低減している。
本研究は, 六方晶窒化ホウ素(hBN)の欠陥の室温での汎用性を示す。
実験の結果,QBERが6.49%の17.5kbpsの鍵レート(SiKR)を40MHzの動的偏光符号化速度で生成し,有限鍵解析により,室温単一光子源として最も高い7kbpsのSKRが得られることがわかった。
我々は,hBNエミッタとQKDのための有望な量子ドット源を用いて,非デコイ効率のBB84を解析し,その鍵となる性能を1つの量子リピータシナリオと比較した。
また、従来の点対点QKDスキームよりも優れているシナリオを解析し、QKDを超えるhBN欠陥の潜在的な応用についても検討する。
これらの結果は、量子通信技術の進歩に対するhBNエミッタの約束を裏付けるものである。
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