論文の概要: Time-bin encoded quantum key distribution over 120 km with a telecom quantum dot source

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.15520v1
• Date: Wed, 18 Jun 2025 14:55:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-19 19:35:51.700877
• Title: Time-bin encoded quantum key distribution over 120 km with a telecom quantum dot source
• Title（参考訳）: テレコム量子ドット源を用いた120km以上の時間ビン符号化量子鍵分布
• Authors: Jipeng Wang, Joscha Hanel, Zenghui Jiang, Raphael Joos, Michael Jetter, Eddy Patrick Rugeramigabo, Simone Luca Portalupi, Peter Michler, Xiao-Yu Cao, Hua-Lei Yin, Shan Lei, Jingzhong Yang, Michael Zopf, Fei Ding,
• Abstract要約: 決定論的単一光子源を持つ量子鍵分布(QKD)は、都市間ファイバーおよび自由空間チャネル上で実証されている。 タイムビン符号化は本質的に堅牢性を提供し、成熟したQKDシステムで広く採用されている。 この研究は、テレコムバンドQKDシステムにおいて、量子ドット単一光子源とタイムビン符号化を統合するための最初の実験的検証を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.604654173535646
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) with deterministic single photon sources has been demonstrated over intercity fiber and free-space channels. The previous implementations relied mainly on polarization encoding schemes, which are susceptible to birefringence, polarization-mode dispersion and polarization-dependent loss in practical fiber networks. In contrast, time-bin encoding offers inherent robustness and has been widely adopted in mature QKD systems using weak coherent laser pulses. However, its feasibility in conjunction with a deterministic single-photon source has not yet been experimentally demonstrated. In this work, we construct a time-bin encoded QKD system employing a high-brightness quantum dot (QD) single-photon source operating at telecom wavelength. Our proof-of-concept experiment successfully demonstrates the possibility of secure key distribution over fiber link of 120 km, while maintaining extraordinary long-term stability over 6 hours of continuous operation. This work provides the first experimental validation of integrating a quantum dot single-photon source with time-bin encoding in a telecom-band QKD system. In addition, it demonstrates the highest secure key rate among the time-bin QKDs based on single-photon sources. This development signifies a substantial advancement in the establishment of a robust and scalable QKD network based on solid-state single-photon technology
• Abstract（参考訳）: 決定論的単一光子源を持つ量子鍵分布(QKD)は、都市間ファイバーおよび自由空間チャネル上で実証されている。 従来の実装は主に、二屈折率、偏光モード分散、偏光依存損失の影響を受けやすい偏光符号化方式に依存していた。 対照的に、タイムビン符号化は固有の堅牢性を提供し、弱いコヒーレントレーザーパルスを用いた成熟QKDシステムで広く採用されている。 しかし、決定論的単一光子源との併用の可能性はまだ実験的に実証されていない。 本研究では、高輝度量子ドット(QD)単一光子源をテレコム波長で動作させる時間ビン符号化QKDシステムを構築する。 概念実証実験により,120kmの繊維リンク上でのキー分布の確保が実証された。 この研究は、テレコムバンドQKDシステムにおいて、量子ドット単一光子源とタイムビン符号化を統合するための最初の実験的検証を提供する。 さらに、単一光子源に基づく時間ビンQKDの中で、最も安全な鍵レートを示す。 この開発は、固体単光子技術に基づくロバストでスケーラブルなQKDネットワークの確立における大きな進歩を示している。

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