論文の概要: Scalable twin-field quantum key distribution network enabled by adaptable architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.15137v2
- Date: Tue, 27 May 2025 10:34:18 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-28 14:37:19.334711
- Title: Scalable twin-field quantum key distribution network enabled by adaptable architecture
- Title（参考訳）: 適応型アーキテクチャで実現したスケーラブルな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, Wenjie He, Shizhuo Li, 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。
適応可能なアーキテクチャを持つスケーラブルなTF-QKDネットワークを提案し,ユーザが量子信号を作成してネットワークノードに送信する。
3人のユーザによるプリンシプルデモは、シミュレーションリンクの損失を最大30ドル(約3,300円)まで減らし、キーの安全な共有を実現し、平均レートは19.57ドル(約1,300円)だった。
- 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 a scalable TF-QKD network with adaptable architecture, where users prepare quantum signals and send them to network nodes. These nodes use an optical switch to route the signals to multi-user measurement units, enabling secure key distribution among arbitrary users and adapting to complex connection demands of the network. 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 $19.57$ bit/s. Additionally, simulations show that the proposed architecture can achieve a total secure key rate of $4.84 \times 10^{4}$ bit/s at $100$ km in a symmetric $32$-user network. 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,適応アーキテクチャを備えたスケーラブルなTF-QKDネットワークを提案し,ユーザが量子信号を作成してネットワークノードに送信する。
これらのノードは光スイッチを使用して信号をマルチユーザ計測ユニットにルーティングし、任意のユーザ間で安全な鍵配布を可能にし、ネットワークの複雑な接続要求に適応する。
3人のユーザによるプリンシプルデモは、シミュレーションリンクの損失を最大30ドル(約3,300円)まで減らし、キーの安全な共有を実現し、平均レートは19.57ドル(約1,300円)だった。
さらに、シミュレーションにより、提案アーキテクチャは、対称な32ドルのユーザネットワークにおいて、合計4.84 \times 10^{4}$ bit/sを100$kmで達成でき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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