論文の概要: Quantum-Secured DSP-Lite Data Transmission Architectures for AI-Driven Data Centres
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.09940v1
- Date: Thu, 13 Mar 2025 01:25:46 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-14 15:52:20.517414
- Title: Quantum-Secured DSP-Lite Data Transmission Architectures for AI-Driven Data Centres
- Title（参考訳）: AI駆動型データセンターのための量子セキュアDSPライトデータ伝送アーキテクチャ
- Authors: Xitao Ji, Wenjie He, Junda Chen, Mingming Zhang, Yuqi Li, Ziwen Zhou, Zhuoxuan Song, Hao Wu, Siqi Yan, Kejin Wei, Zhenrong Zhang, Shuang Wang, Ming Tang,
- Abstract要約: 本稿では,DSP-Liteデータ伝送アーキテクチャを提案する。
AI駆動型データセンタ光配線(AI-DCI)シナリオの厳格な要件をすべて満たしている。
自己ホモジンコヒーレント(SHC)システムと量子鍵分布(QKD)をマルチコアファイバベースの空間分割多重化(SDM)技術により統合することにより、セキュアで高容量でエネルギー効率のよいデータ伝送を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.36552146021482
- License:
- Abstract: Artificial intelligence-driven (AI-driven) data centres, which require high-performance, scalable, energy-efficient, and secure infrastructure, have led to unprecedented data traffic demands. These demands involve low latency, high bandwidth connections, low power consumption, and data confidentiality. However, conventional optical interconnect solutions, such as intensity-modulated direct detection and traditional coherent systems, cannot address these requirements simultaneously. In particular, conventional encryption protocols that rely on complex algorithms are increasingly vulnerable to the rapid advancement of quantum computing. Here, we propose and demonstrate a quantum-secured digital signal processing-lite (DSP-Lite) data transmission architecture that meets all the stringent requirements for AI-driven data centre optical interconnects (AI-DCIs) scenarios. By integrating a self-homodyne coherent (SHC) system and quantum key distribution (QKD) through the multicore-fibre-based space division multiplexing (SDM) technology, our scheme enables secure, high-capacity, and energy-efficient data transmission while ensuring resilience against quantum computing threats. In our demonstration, we achieved an expandable transmission capacity of 2 Tbit per second (Tb/s) and a quantum secret key rate (SKR) of 229.2 kb/s, with a quantum bit error rate (QBER) of approximately 1.27% and with ultralow power consumption. Our work paves the way for constructing secure, scalable, and cost-efficient data transmission frameworks, thus enabling the next generation of intelligent, leak-proof optical interconnects for data centres.
- Abstract（参考訳）: 高性能、スケーラブル、省エネ、セキュアなインフラを必要とする人工知能駆動型(AI駆動)データセンターは、前例のないデータトラフィック要求を引き起こしている。
これらの要求には、低レイテンシ、高帯域接続、低消費電力、データ機密性が含まれる。
しかし、強度変調直接検出や従来のコヒーレントシステムのような従来の光相互接続ソリューションは、これらの要求に同時に対処することはできない。
特に、複雑なアルゴリズムに依存する従来の暗号化プロトコルは、量子コンピューティングの急速な進歩にますます脆弱になっている。
本稿では,AI駆動型データセンタ光配線(AI-DCI)シナリオの厳密な要件をすべて満たす,量子セキュアなDSP-Liteデータ伝送アーキテクチャを提案する。
自己ホモジンコヒーレント(SHC)システムと量子鍵分布(QKD)をマルチコアファイバベースの空間分割多重化(SDM)技術により統合することにより、量子コンピューティングの脅威に対するレジリエンスを確保しつつ、セキュアで高容量でエネルギー効率の高いデータ伝送を可能にする。
実験では,2Tbit/秒(Tb/s)の伝送容量と229.2kb/秒の量子秘密鍵レート(SKR)を約1.27%,超低消費電力の量子ビット誤り率(QBER)で達成した。
我々の研究は、セキュアでスケーラブルで費用効率のよいデータ伝送フレームワークを構築するための道を開いた。
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