論文の概要: A polychromatic continuous-variable quantum communication network enabled by optical frequency combs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.04399v2
- Date: Wed, 11 Jun 2025 10:59:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-13 02:07:43.153894
- Title: A polychromatic continuous-variable quantum communication network enabled by optical frequency combs
- Title（参考訳）: 光周波数コムによる多色連続可変量子通信ネットワーク
- Authors: Yuehan Xu, Qijun Zhang, Junpeng Zhang, Xiaojuan Liao, Ziyi Shen, Xu Liu, Beibei Zhang, Zicong Tan, Zehao Zhou, Jisheng Dai, Xueqin Jiang, Peng Huang, Tao Wang, Guihua Zeng,
- Abstract要約: 光周波数コムで実現した多色連続可変量子通信ネットワークについて報告する。
他の多重化技術と比較して、多色量子ネットワークは理論的にはユーザの増加とともに減少することなく秘密鍵レートを達成することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.521337944579757
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In classical communication, the introduction of polychromatic resources has rapidly boosted classical networks' rate and scale. Quantum communication is now at a similar critical stage in its development, and therefore, it is essential to investigate polychromatic quantum communication networks. In this letter, we report a polychromatic continuous-variable quantum communication network enabled by optical frequency combs. The multi-mode density matrices constituted by polychromatic quantum networks are studied. Considering the limited mode isolation, the maximum amount of information that eavesdroppers can obtain is recalculated, therefore, the total secret key rate is provided. We have also demonstrated that, compared to other multiplexing techniques, polychromatic quantum networks can theoretically achieve a secret key rate without decreasing with the increase in users. In the experiment, direct-transmission type and round-trip type quantum communication networks were built using optical frequency combs and dual-comb interference detection technology. The Gaussian-modulated continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD) protocol has been validated, with a network capacity of 19 and a total secret key rate of 8.75 Gbps at a uniform distance of 5 km (asymptotic case), 0.82 Mbps at 120 km (finite-size effect), 89.10 Mbps at 40 km (compsable security), 13.66 Mbps at 40 km (compsable finite-size security). This implementation not only provides technical support for a high-speed multi-node quantum network, but also provides a solution for the future quantum Internet with continuous variables.
- Abstract（参考訳）: 古典的コミュニケーションにおいて、多色性資源の導入は古典的ネットワークの速度と規模を急速に向上させた。
量子通信は、現在、その発展において同様の臨界段階にあり、多色量子通信ネットワークを研究することが不可欠である。
本稿では,光周波数コムによって実現された多色連続可変量子通信ネットワークについて報告する。
多色量子ネットワークを構成する多モード密度行列について検討した。
限られたモード分離を考慮すると、盗聴者が取得できる情報の最大量が再計算されるので、全秘密鍵レートが提供される。
また、他の多重化技術と比較して、多色量子ネットワークは、ユーザの増加とともに減少することなく理論的に秘密鍵レートを達成できることを示した。
実験では、光周波数コムとデュアルコム干渉検出技術を用いて、直接伝送型およびラウンドトリップ型量子通信ネットワークを構築した。
ガウス変調連続可変量子鍵分布(CV-QKD)プロトコルが検証され、ネットワーク容量は19で、全秘密鍵レートは8.75Gbpsで、均一距離は5km(漸近性の場合)、0.82Mbpsは120km(有限サイズ効果)、89.10Mbpsは40km(計算可能セキュリティ)、13.66Mbpsは40km(計算可能有限サイズセキュリティ)である。
この実装は、高速なマルチノード量子ネットワークの技術的サポートを提供するだけでなく、連続変数を持つ将来の量子インターネットのためのソリューションも提供する。
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