論文の概要: Fully connected twin-field quantum key distribution network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15137v1
• Date: Mon, 21 Apr 2025 14:39:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-29 14:54:19.899844
• Title: Fully connected twin-field quantum key distribution network
• Title（参考訳）: 完全に接続されたツインフィールド量子鍵分布ネットワーク
• Authors: Chunfeng Huang, Rui Guan, Xin Liu, Shizhuo Li, Wenjie He, Hao Liang, Ziyang Luo, Zhenrong Zhang, Wei Li, Kejin Wei,
• Abstract要約: 量子鍵分散(QKD)は、量子通信における重要な応用であり、量子状態を用いたパーティ間の安全な鍵交換を可能にする。 本稿では、ユーザが量子信号を作成し、それらをネットワークノードに送信する、完全に接続されたTF-QKDネットワークアーキテクチャを提案し、実証する。 3人のユーザによるプリンシプルデモは、30dBまでのシミュレートされたリンク損失に対してセキュアな鍵共有を実現し、平均レートはパルス当たり5.01倍10-7$である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.846406513309322
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) is a key application in quantum communication, enabling secure key exchange between parties using quantum states. Twin-field (TF) QKD offers a promising solution that surpasses the repeaterless limits, and its measurement-device-independent nature makes it suitable for star-type network architectures. In this work, we propose and demonstrate a fully connected TF-QKD network architecture, where users prepare quantum signals and send them to network nodes. These nodes use splitters to route the signals to measurement units, enabling secure key distribution among arbitrary users. A proof-of-principle demonstration with three users successfully achieved secure key sharing over simulated link losses of up to 30 dB, with an average rate of $5.01 \times 10^{-7}$ bit per pulse. Additionally, simulations show that the architecture can support up to $32$ users with a secure key rate of 280.90 bits/s under typical fiber loss conditions. This approach represents a significant advancement in the topology of untrusted-node QKD networks and holds promise for practical, large-scale applications in secure communication.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分散(QKD)は、量子通信における重要な応用であり、量子状態を用いたパーティ間の安全な鍵交換を可能にする。 ツインフィールド(TF) QKDは、リピータレス限界を超える有望なソリューションを提供し、その測定デバイスに依存しない性質は、星型ネットワークアーキテクチャに適している。 本研究では、ユーザが量子信号を作成し、それらをネットワークノードに送信する、完全に接続されたTF-QKDネットワークアーキテクチャを提案し、実証する。 これらのノードは、シグナルを計測ユニットにルーティングするためにスプリッターを使用し、任意のユーザ間で安全な鍵配布を可能にする。 3人のユーザによるプリンシプルデモは、30dBまでのシミュレートされたリンク損失に対してセキュアなキー共有を実現し、平均レートは5.01 \times 10^{-7}$ bit per pulseである。 さらに、シミュレーションでは、典型的な繊維損失条件下では、鍵レートが280.90ビット/秒の32ドルのユーザをサポートすることが示されている。 このアプローチは、信頼できないノードQKDネットワークのトポロジにおいて大きな進歩を示し、セキュアな通信における実用的で大規模な応用を約束する。

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