論文の概要: Gigabit-rate Quantum Key Distribution on Integrated Photonic Chips
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08298v1
- Date: Fri, 11 Apr 2025 06:57:16 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-14 14:18:29.704094
- Title: Gigabit-rate Quantum Key Distribution on Integrated Photonic Chips
- Title（参考訳）: 集積フォトニックチップにおけるギガビットレート量子鍵分布
- Authors: Si Qi Ng, Florian Kanitschar, Gong Zhang, Chao Wang,
- Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学の法則によって保証される情報理論のセキュリティを提供する。
偏光多重化を伴う大都市圏距離10kmにおける秘密鍵レート1.213Gbit/秒を実現する集積シリコンフォトニクスベースのQKDシステムについて報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.76925769483522
- License:
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) provides information-theoretic security guaranteed by the laws of quantum mechanics, making it resistant to future computational threats, including quantum computers. While QKD technology shows great promise, its widespread adoption depends heavily on its usability and viability, with key rate performance and cost-effectiveness serving as critical evaluation metrics. In this work, we report an integrated silicon photonics-based QKD system that achieves a secret key rate of 1.213 Gbit per second over a metropolitan distance of 10 km with polarization multiplexing. Our contributions are twofold. First, in the quantum optical layer, we developed an on-chip quantum transmitter and an efficient quantum receiver that operate at 40 Gbaud/s at room temperature. Second, we designed a discrete-modulated continuous variable (DM CV) QKD implementation with efficient information reconciliation based on polar codes, enabling potentially high-throughput real-time data processing. Our results demonstrate a practical QKD solution that combines high performance with cost efficiency. We anticipate this research will pave the way for large-scale quantum secure networks.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学の法則によって保証される情報理論のセキュリティを提供する。
QKD技術は非常に有望であるが、その普及はユーザビリティと生存性に大きく依存しており、キーレートのパフォーマンスとコスト効率が重要な評価指標となっている。
本研究では, 偏光多重化を伴う大都市圏距離10kmにおける秘密鍵レート1.213Gbit/秒を実現する, 集積シリコンフォトニクスベースのQKDシステムについて報告する。
私たちの貢献は2倍です。
まず、量子光学層において、室温40Gbaud/sで動作するオンチップ量子送信機と効率的な量子受信機を開発した。
第2に、極性符号に基づく効率的な情報調整が可能な離散変調連続変数(DM CV)QKDの実装を設計し、高スループットのリアルタイムデータ処理を実現する。
この結果から,高性能とコスト効率を併用したQKDソリューションが実証された。
我々は、この研究が大規模量子セキュアネットワークの道を開くことを期待している。
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