論文の概要: Spatial-Mode Quantum Cryptography in a 545-Dimensional Hilbert Space

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.22058v1
• Date: Fri, 28 Mar 2025 00:37:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-31 15:31:18.424351
• Title: Spatial-Mode Quantum Cryptography in a 545-Dimensional Hilbert Space
• Title（参考訳）: 545次元ヒルベルト空間における空間モード量子暗号
• Authors: Lukas Scarfe, Yingwen Zhang, Ebrahim Karimi,
• Abstract要約: 空間モードを持つ量子鍵分布(QKD)における大きな課題は、高次元量子状態の効率的な生成、操作、検出である。 本稿では,絡み合いに基づくハイブリッドQKDプロトコルについて述べる。 この研究は、高次元、空間的に符号化された量子通信へのスケーラブルな経路を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: A major challenge in quantum key distribution (QKD) with spatial modes lies in efficiently generating, manipulating, and detecting high-dimensional quantum states. Here, we present a hybrid QKD protocol that integrates entanglement-based and prepare-and-measure approaches, utilizing position and momentum correlations of photon pairs generated via spontaneous parametric downconversion. Through projective measurements on one photon, the sender remotely prepares spatial modes at the receiver's end, simplifying state preparation. Detection is enhanced using advanced event-based single-photon cameras. Our scheme supports QKD in a 545-dimensional Hilbert space-the highest reported for spatial encoding-achieving 5.07 bits per coincidence in an optimized 90-mode configuration. This work demonstrates a scalable route to high-dimensional, spatially encoded quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 空間モードを持つ量子鍵分布(QKD)における大きな課題は、高次元量子状態の効率的な生成、操作、検出である。 本稿では,自然パラメトリックダウンコンバージョンによる光子対の位置と運動量相関を利用して,絡み合いに基づくアプローチと準備・測定手法を統合するハイブリッドQKDプロトコルを提案する。 1つの光子の射影測定により、送信機は受信機の端の空間モードを遠隔で準備し、状態の準備を簡素化する。 高度なイベントベースの単一光子カメラによって検出が強化される。 提案方式は,90モードの最適化構成において,空間符号化が偶然に達成される5.07ビットに対して最も高い545次元ヒルベルト空間でQKDをサポートする。 この研究は、高次元、空間的に符号化された量子通信へのスケーラブルな経路を示す。

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