論文の概要: Hybrid Implementation for Untrusted-node-based Quantum Key Distribution Network
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.05095v1
- Date: Fri, 07 Mar 2025 02:27:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-10 12:22:09.518239
- Title: Hybrid Implementation for Untrusted-node-based Quantum Key Distribution Network
- Title（参考訳）: 非信頼ノード型量子鍵分配ネットワークのハイブリッド実装
- Authors: Jingyang Liu, Xingyu Zhou, Huajian Ding, Jiaxin Xu, Chunhui Zhang, Jian Li, Qin Wang,
- Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)はセキュアな量子通信の基礎となる。
本稿では,TF-QKDとMDI-QKDをシームレスに統合するハイブリッドシステムを提案する。
実験では、繊維距離150～431kmの送受信QKDおよびMDI-QKDに対して、安全な有限サイズ鍵レートを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 16.242325482656927
- License:
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) serves as a cornerstone of secure quantum communication, providing unconditional security grounded in quantum mechanics. While trusted-node networks have facilitated early QKD deployment, their vulnerability to node compromise underscores the need for untrusted-node architectures. Measurement-device-independent QKD (MDI-QKD) and twin-field QKD (TF-QKD) have emerged as leading candidates, addressing security vulnerabilities and extending transmission distances. Despite the wide adoptions in various fiber scaling, no integrated implementation of these two protocols has been demonstrated to date. Here, we present a hybrid system that seamlessly integrates TF-QKD and MDI-QKD into one untrusted-node-based architecture. Utilizing an efficient phase estimation method based on asymmetric interferometers, we convert twin-field global phase tracking to relative phase calibration, allowing near continuous running of both protocols. Experiments demonstrate secure finite-size key rates for sending-or-not-sending QKD and MDI-QKD over fiber distances of 150 to 431 km. The results align with theoretical simulations and show the ability to surpass the absolute repeaterless key capacity. Our work offers an unified framework for deploying multi-protocol QKD networks, laying the foundation for adaptable and scalable quantum infrastructures that can meet a wide range of security and performance needs.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)はセキュアな量子通信の基盤として機能し、量子力学の基盤となる無条件のセキュリティを提供する。
信頼されたノードネットワークは早期のQKDデプロイメントを促進する一方で、ノードの妥協に対する脆弱性は、信頼できないノードアーキテクチャの必要性を浮き彫りにしている。
測定デバイス非依存QKD(MDI-QKD)とツインフィールドQKD(TF-QKD)が主要な候補として現れ、セキュリティ上の脆弱性に対処し、送信距離を延長している。
様々なファイバスケーリングで広く採用されているにもかかわらず、これらの2つのプロトコルの統合実装は、これまで実証されていない。
本稿では,TF-QKDとMDI-QKDをシームレスに統合するハイブリッドシステムについて述べる。
非対称干渉計に基づく効率的な位相推定手法を用いることで、ツインフィールドグローバル位相追跡を相対位相校正に変換し、両プロトコルのほぼ連続的な実行を可能にする。
実験では、繊維距離150～431kmの送受信QKDおよびMDI-QKDに対して、安全な有限サイズ鍵レートを示す。
結果は理論シミュレーションと一致し、絶対リピータレス鍵容量を超える能力を示す。
当社の作業は、マルチプロトコルのQKDネットワークをデプロイするための統一されたフレームワークを提供し、幅広いセキュリティとパフォーマンスのニーズを満たす、適応可能でスケーラブルな量子インフラストラクチャの基礎を構築しています。
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