論文の概要: Towards a function-scalable quantum network with multiplexed energy-time entanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.08423v1
- Date: Wed, 12 Feb 2025 14:07:04 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-13 13:47:53.617944
- Title: Towards a function-scalable quantum network with multiplexed energy-time entanglement
- Title（参考訳）: 多重エネルギー時間絡み付き関数スケーラブル量子ネットワークの実現に向けて
- Authors: Xiao Xiang, Jingyuan Liu, Bingke Shi, Huibo Hong, Xizi Sun, Yuting Liu, Runai Quan, Tao Liu, Shougang Zhang, Wei Zhang, Ruifang Dong,
- Abstract要約: 我々は,2つの異なる量子アプリケーション,量子時間同期と量子暗号の相補的な実装を,同じエネルギー時間に絡み合った2光子と量子チャネルを多重化することによって示す。
120kmの光ファイバーリンクにまたがる2つの独立ノード間の原理実証実験が実証された。
この互換性により、セキュアな鍵分布の達成に有害なリンクにおける潜在的な非対称遅延攻撃を効果的に軽減することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.456652064295438
- License:
- Abstract: Quantum networks, which hinge on the principles of quantum mechanics, are revolutionizing the domain of information technology. The vision for quantum networks involves the efficient distribution and utilization of quantum resources across a network to support a variety of quantum applications. However, current quantum protocols often develop independently, leading to incompatibilities that limit the functional scalability of the network. In this paper, we showcase a compatible and complementary implementation of two distinct quantum applications, quantum time synchronization and quantum cryptography, by multiplexing the same energy-time entangled biphotons and quantum channel. A proof-of-principle experiment between two independent nodes across a 120 km fiber-optic link is demonstrated, which achieve sub-picosecond synchronization stability based on the quantum two-way time transfer protocol. Simultaneously, this synchronization provides the required timing for implementing dispersive-optic quantum key distribution with an average finite-size secure key rate of 73.8 bits per second, which can be employed to safeguard the security of the transferred timing data. Furthermore, thanks to the compatibility, potential asymmetric delay attacks in the link, which are detrimental to the accomplishment of secure key distribution, can be effectively mitigated by the parallel quantum time synchronization procedure. Our demonstration marks a substantial leap towards unlocking the full potential of energy-time entanglement and paves the way for a resource-efficient, function-scalable, and highly compatible quantum network.
- Abstract（参考訳）: 量子力学の原理に基づく量子ネットワークは、情報技術の領域に革命をもたらしている。
量子ネットワークのビジョンは、様々な量子アプリケーションをサポートするために、ネットワーク全体での量子リソースの効率的な分散と利用である。
しかし、現在の量子プロトコルはしばしば独立して発展し、ネットワークの機能的スケーラビリティを制限する不整合をもたらす。
本稿では,2つの異なる量子アプリケーション,量子時間同期と量子暗号の相補的実装について述べる。
120kmの光ファイバーリンクにまたがる2つの独立ノード間の原理実証実験を行い、量子双方向時間転送プロトコルに基づくサブピコ秒同期安定性を実現する。
同時に、この同期は、転送されたタイミングデータのセキュリティを保護するために使用される平均的な有限サイズのセキュアな鍵レート73.8ビットの分散光量子鍵分布を実装するために必要なタイミングを提供する。
さらに、この互換性により、セキュアな鍵分布の達成に有害なリンクにおける潜在的な非対称遅延攻撃は、並列量子時間同期法により効果的に緩和することができる。
我々の実証は、エネルギー時間の絡み合いの可能性を解き明かし、資源効率が高く、機能スケーリング可能で、高度に互換性のある量子ネットワークへの道を歩むための大きな一歩となる。
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