論文の概要: Free-Space Twin-Field Quantum Key Distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.17744v1
- Date: Sat, 22 Mar 2025 12:05:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-25 14:35:15.264531
- Title: Free-Space Twin-Field Quantum Key Distribution
- Title（参考訳）: 自由空間ツインフィールド量子鍵分布
- Authors: Yu-Huai Li, Ting Zeng, Min-Yan Wang, Cong Jiang, Jin Lin, Hao-Bin Fu, Xin-Yang Zheng, Jiu-Peng Chen, Zeng-Sen Lin, Cheng-Lin Li, Jian-Yu Guan, Yang Li, Qi Shen, Hao Li, Lixing You, Zhen Wang, Fei Zhou, Juan Yin, Sheng-Kai Liao, Ji-Gang Ren, Xiang-Bin Wang, Yuan Cao, Qiang Zhang, Cheng-Zhi Peng, Jian-Wei Pan,
- Abstract要約: 本稿では,14.2km以上の大都市における自由空間TF-QKDの実証実験について報告する。
繰り返し容量制限を超える秘密鍵レートを達成する。
この研究は、衛星ベースのグローバル量子ネットワークへの重要な進歩を表している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 25.413253805419494
- License:
- Abstract: Twin-field quantum key distribution (TF-QKD) elevates the secure key rate from a linear to a square-root dependence on channel loss while preserving measurement-device-independent security. This protocol is uniquely positioned to enable global-scale quantum networks, even under extreme channel loss. While fiber-based TF-QKD implementations have advanced rapidly since its proposal, free-space realizations have remained elusive due to atmospheric turbulence-induced phase distortions. Here, we report the first experimental demonstration of free-space TF-QKD over 14.2 km urban atmospheric channels, surpassing the effective atmospheric thickness -- a critical threshold for satellite compatibility. We achieve a secret key rate exceeding the repeaterless capacity bound, a milestone for practical quantum communication. Our approach eliminates the need for an auxiliary channel to stabilize a closed interferometer, instead leveraging open-channel time and phase control of optical pulses. This work represents a pivotal advance toward satellite-based global quantum networks, combining high-speed key distribution with inherent resistance to real-world channel fluctuations.
- Abstract（参考訳）: ツインフィールド量子鍵分布(TF-QKD)は、測定デバイスに依存しないセキュリティを維持しながら、線形から平方根へのセキュアな鍵レートをチャネル損失に依存させる。
このプロトコルは、極端チャネル損失下であっても、グローバルスケールの量子ネットワークを実現するために一意に配置されている。
ファイバベースTF-QKDの実装は提案以来急速に進歩しているが, 大気乱流による位相歪みにより, 自由空間の実現は未解決のままである。
ここでは,14.2kmの都市大気圏における自由空間TF-QKDの実験実験を行った。
我々は、実用的な量子通信のマイルストーンであるリピータレスキャパシティ境界を超える秘密鍵レートを達成する。
本手法は,光パルスの開チャネル時間と位相制御を利用する代わりに,閉鎖型干渉計を安定化させる補助チャネルを不要とする。
この研究は、高速鍵分布と現実世界のチャネル変動に対する固有の抵抗を組み合わせた、衛星ベースのグローバル量子ネットワークへの重要な進歩を表している。
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