論文の概要: Entanglement-based Quantum Key Distribution in the Daylight and Uplink Satellite Configuration: Proof-of-Principal Demonstration and Feasibility Test
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.17130v1
- Date: Tue, 28 Jan 2025 18:23:09 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-01-29 16:41:09.040171
- Title: Entanglement-based Quantum Key Distribution in the Daylight and Uplink Satellite Configuration: Proof-of-Principal Demonstration and Feasibility Test
- Title（参考訳）: 日光・アップリンク衛星構成における絡み合いに基づく量子鍵分布:基礎実証と実現可能性試験
- Authors: Kaushik Joarder, Jakub Szlachetka, Piotr Kolenderski,
- Abstract要約: 自由空間-ファイバーハイブリッド構成におけるアップリンクデイライトQKDの実証実験について述べる。
シミュレーションされたアップリンクチャネル減衰は50dBに達し、低軌道(LEO)距離に相当する。
受信機望遠鏡で検出されたノイズレベル(最大数MHz)は、日光条件を表す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Experimental realization of entanglement-based quantum key distribution (QKD) in a daylight uplink (ground-to-satellite) communication channel is highly challenging due to the very low signal-to-noise ratio (SNR) of this configuration and it has yet to be successfully implemented to date. While current research efforts focus on weak coherent pulse (WCP) sources for daylight QKD, we present a proof-of-principle demonstration of uplink-daylight QKD in a free-space-fiber hybrid configuration using polarization-entangled photon pairs generated via a spontaneous parametric down-conversion (SPDC) process. The simulated uplink channel attenuation reaches up to 50 dB, equivalent to low-earth-orbit (LEO) distances. Furthermore, the detected noise level (up to a few MHz) in the receiver telescope is representative of daylight conditions. The enhancement of SNR is achieved by implementing rigorous filtering on spatial, spectral, and temporal modes. Our ultra-bright source of entangled photons, characterized by a narrow spectral bandwidth of 0.54 nm FWHM, ensures minimal signal attenuation. We also propose a novel theoretical model of entanglement-based QKD link that fits our experimental data perfectly and is consistent with the prevailing models in the field. Our model considers a non-ideal entangled photon source and is applicable to both continuous wave (CW) and pulse-pumped sources. Using this model, we demonstrate that entanglement-based QKD is feasible under uplink daylight conditions in LEO satellites, but only up to a distance of 400 km, utilizing current state-of-the-art single-mode fiber (SMF) coupling technology.
- Abstract（参考訳）: 日光アップリンク(地上-衛星間)通信路における絡み合いに基づく量子鍵分布(QKD)の実験的実現は、この構成の信号-雑音比(SNR)が非常に低いため非常に困難であり、まだ実装が成功していない。
現在の研究は、日光QKDの弱コヒーレントパルス(WCP)源に重点を置いているが、自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)プロセスによって生じる偏光-絡み合った光子対を用いて、自由空間-ファイバーハイブリッド構成におけるアップリンクデイライトQKDの実証・実証を行う。
シミュレーションされたアップリンクチャネル減衰は50dBに達し、低軌道(LEO)距離に相当する。
さらに、受信機望遠鏡で検出されたノイズレベル(最大数MHz)は、日光条件を表す。
SNRの強化は、空間、スペクトル、時間モードに厳密なフィルタリングを実装することで達成される。
波長帯域が0.54 nm FWHMの狭帯域を特徴とする光子の超明るい光源は、信号減衰を最小限に抑える。
また,我々の実験データに完全に適合する絡み合いに基づくQKDリンクの理論モデルを提案する。
本モデルは,非理想的絡み合った光子源を考慮し,連続波(CW)およびパルス励起源の両方に適用可能である。
このモデルを用いて、LEO衛星のアップリンク日光条件下では絡み合いに基づくQKDが実現可能であるが、現在最先端の単一モードファイバ(SMF)カップリング技術を利用して400kmの距離までしか到達できないことを示す。
関連論文リスト
- Polarization Entanglement with highly non-degenerate photon pairs enhanced by effective walk-off compensation method [0.0]
バルク偏極ニオブ酸リチウム(PPLN)結晶を用いた非縮退光子対の偏光絡みを実証した。
両屈折性結晶ウェッジを用いた有効補償法を導入し,空間的および時間的歩行を同時に除去する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-10T18:12:51Z) - Polarization Purity and Dispersion Characteristics of Nested Antiresonant Nodeless Hollow-Core Optical Fiber at Near- and Short-wave-IR Wavelengths for Quantum Communications [3.9479376216271516]
反共振性ノードレスファイバ (NANF) は、テレコム波長範囲で最小二屈折の非平行偏光純度を有する。
以上の結果より,CW動作の1520nmから1620nmの範囲で,-30dBと-70dBの偏光消滅比が2-mu$m設計波長で-60dBにピークした。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-05T16:32:28Z) - Hyper-entanglement between pulse modes and frequency bins [101.18253437732933]
2つ以上のフォトニック自由度(DOF)の間の超絡み合いは、新しい量子プロトコルを強化し有効にすることができる。
パルスモードと周波数ビンとの間に超絡み合った光子対の生成を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-24T15:43:08Z) - High-rate sub-GHz linewidth bichromatic entanglement source for quantum
networking [59.191830955730346]
本研究では,ダイヤモンド中の4波長混合に基づく熱的ルビジウム蒸気中の絡み合い源について検討した。
我々は、以前報告された原子源よりも桁違いに高い107, /s$以上の繊維内絡み合ったペア生成率を達成することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-11T21:19:30Z) - The ideal wavelength for daylight free-space quantum key distribution [35.310629519009204]
我々は、異なる量子光源のための衛星間量子チャネルをモデル化し、環境条件下での自由空間QKDの最適波長を同定する。
この結果は屋上から屋根までのシナリオに適用でき、そのため近未来の量子ネットワークに関係している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-03T17:49:31Z) - QUICK$^3$ -- Design of a satellite-based quantum light source for
quantum communication and extended physical theory tests in space [73.86330563258117]
単一光子ソースは、衛星ベースの量子キー分散シナリオにおけるセキュアなデータレートを向上させることができる。
ペイロードは3U CubeSatに統合され、2024年に低軌道への打ち上げが予定されている。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-26T15:34:11Z) - Ultrabright and narrowband intra-fiber biphoton source at ultralow pump
power [51.961447341691]
高輝度の非古典的な光子源は、量子通信技術の鍵となる要素である。
ここでは,中空コアファイバ内の低温原子の光密度アンサンブルに自発4波混合を用いることで,狭帯域非古典光子対の生成を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-08-10T09:04:15Z) - Ultrabright Polarization-Entangled Photon Pair Source for
Frequency-Multiplexed Quantum Communication in Free-Space [0.0]
衛星リンクによる絡み合いの分布は、量子ネットワークの範囲を大幅に広げる。
我々は、長距離自由空間伝送に最適化された超高輝度光子源について報告する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-20T14:39:32Z) - Efficient room-temperature molecular single-photon sources for quantum
key distribution [51.56795970800138]
量子鍵分散(QKD)は、情報理論の安全な方法で複数のユーザ間で暗号鍵を分配することを可能にする。
室温で動作し、785nmで発光する分子ベースの単一光子源を利用した概念QKDシステムを紹介し,実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-25T11:52:10Z) - Optimal design and performance evaluation of free-space Quantum Key
Distribution systems [0.0]
本稿では, アクティブデコイ状態の効率的なBB84プロトコルに基づく, 自由空間基底量子鍵分布(QKD)システムの性能モデルを提案する。
チャネル変動統計は、単一光子検出器の飽和率の影響を正確に見積もる必要がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-28T17:28:31Z) - Fast Generation and Detection of Spatial Modes of Light using an
Acousto-Optic Modulator [62.997667081978825]
光の空間モードは、古典的情報と量子的情報の両方を符号化するのに使用できる高次元空間を提供する。
これらのモードを動的に生成および測定するための現在のアプローチは、高解像度のフェーズマスクを再構成する必要があるため、遅い。
我々は、二重パスAOMを用いて、5つの軌道角運動量状態のうちの1つを生成することにより、このアプローチを実験的に実現した。
我々は、平均96.9%の忠実度で、任意の状態を1ミリ秒未満で再構築することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-31T14:58:30Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。