論文の概要: Experimental Frequency-Comb-Based Mode-Pairing Quantum Key Distribution Beyond the Rate-Loss Limit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.09223v1
- Date: Wed, 14 May 2025 08:43:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-15 21:44:09.404289
- Title: Experimental Frequency-Comb-Based Mode-Pairing Quantum Key Distribution Beyond the Rate-Loss Limit
- Title（参考訳）: 周波数コムを用いたモードペアリング量子鍵分布の速度損失限界を超えた実験
- Authors: Yi-Fei Lu, Yan-Yang Zhou, Yu-Yao Guo, Xin-Hang Li, Xiao-Lei Jiang, Yang Wang, Yu Zhou, Jia-Ji Li, Chun Zhou, Hong-Wei Li, Lin-Jie Zhou, Wan-Su Bao,
- Abstract要約: 我々は,光周波数コムを用いたMP-QKDシステムを開発し,コヒーレンスを同時に確立し,鍵を自由動作型商用レーザーで分配する。
このシステムは、561.26, 113.59, 10.20bits per second over 303.37, 354.62, 404.25 km(1.0267, 2.5230, 2.1033倍)の有限サイズ秘密鍵レート(SKR)を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.810742683431991
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Mode-pairing quantum key distribution (MP-QKD) offers significant potential for long-distance secure communication, benefiting from its quadratic scaling capacity and phase compensation-free characteristic. However, MP-QKD still requires stringent wavelength consistency between remote lasers, which is impractical with commercial lasers without locking. In this work, we develop a simple optical-frequency-comb-based MP-QKD system to simultaneously establish coherence and distribute keys with free-running commercial lasers. We implement the experiment over standard single-mode fiber with a loss coefficient of 0.2 dB/km. The system achieves finite-size secret key rates (SKRs) of 561.26, 113.59, and 10.20 bits per second over 303.37, 354.62, and 404.25 km, which are 1.0267, 2.5230, and 2.1033 times of the rate-loss limit. Besides, the SKR over 202.31 km is 8695.34 bits per second, which is sufficient to support practical cryptographic applications. These results validate the practicality and robustness of our method, offering a simplified yet high-performance framework for long-distance secure communication.
- Abstract（参考訳）: モードペアリング量子鍵分布(MP-QKD)は、2次スケーリング能力と位相補償のない特性の恩恵を受け、長距離セキュアな通信に重要な可能性をもたらす。
しかし、MP-QKDはリモートレーザー間の波長一貫性を必要とするため、商業レーザーではロックなしでは実現できない。
本研究では,光周波数コムを用いたMP-QKDシステムを開発した。
損失係数0.2dB/kmの標準単モードファイバを用いて実験を行った。
このシステムは、561.26, 113.59, 10.20bits per second over 303.37, 354.62, 404.25 km(1.0267, 2.5230, 2.1033倍)の有限サイズ秘密鍵レート(SKR)を達成する。
さらに、202.31kmを超えるSKRは毎秒8695.34ビットであり、実用的な暗号アプリケーションをサポートするのに十分である。
これらの結果から,提案手法の実用性と堅牢性を検証し,長距離セキュア通信のための簡易かつ高性能なフレームワークを提供する。
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