論文の概要: Analysis of untrusted-node quantum key distribution from a geostationary satellite

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23466v1
• Date: Thu, 31 Jul 2025 11:42:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-01 17:19:09.713185
• Title: Analysis of untrusted-node quantum key distribution from a geostationary satellite
• Title（参考訳）: 静止衛星からの信頼できないノード量子鍵分布の解析
• Authors: Thomas Liege, Perrine Lognone, Matteo Schiavon, Caroline B. Lim, Jean-Marc Conan, Eleni Diamanti, Daniele Dequal,
• Abstract要約: 静止衛星上の信頼できないノードに基づくサービスは、広範囲のカバレッジ、継続的な運用、セキュリティの向上を提供する可能性がある。 本稿では,このシナリオに適合する2つのQKDプロトコル,すなわちツインフィールド(TF)とモードペアリング(MP)QKDの性能を解析する。 特に、20cmの地上望遠鏡でも秘密鍵生成が実現可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5025737475817937
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In pursuit of a global quantum key distribution (QKD) network, a service based on untrusted nodes on geostationary satellites could offer wide coverage, continuous operation, and enhanced security compared to the trusted node alternative. Although this scenario has been studied for entanglement-based protocols, such an approach would require large-area telescopes both on the ground and in space. In this work, we analyze the performance of two QKD protocols well adapted to this scenario, namely twin-field (TF) and mode-pairing (MP) QKD, which exhibit high resilience to high-loss channels. Leveraging an in-depth simulation of communication channels corrected with adaptive optics, we assess the expected secret key rates for both protocols in a configuration involving two 50 cm telescopes on board the satellite and ground-based telescopes ranging from 20 cm to 1 m in aperture. Our results show that, in the best case and considering realistic detectors, it is possible to achieve secret key rates on the order of a few hundred bit/s for both TF and MP-QKD. We show, notably, that secret key generation is potentially feasible even with 20 cm ground telescopes, highlighting the high scalability potential of such a configuration.
• Abstract（参考訳）: グローバル量子鍵分布(QKD)ネットワークの追求において、静止衛星上の信頼できないノードに基づくサービスは、信頼できるノードの代替よりも広範なカバレッジ、継続的な運用、セキュリティの向上を提供することができる。 このシナリオはエンタングルメントベースのプロトコルのために研究されてきたが、そのようなアプローチは地上と宇宙の両方で大面積の望遠鏡を必要とする。 本研究では,このシナリオに適合する2つのQKDプロトコル,すなわちツインフィールド(TF)およびモードペアリング(MP)QKDの性能を解析し,高損失チャネルに対する高いレジリエンスを示す。 適応光学で補正された通信路の詳細なシミュレーションを応用し、衛星上の50cmの望遠鏡2個と、開口部20cmから1mの地上型望遠鏡2個を含む構成で、両プロトコルの秘密鍵レートを推定した。 この結果から, TFとMP-QKDの両方に対して, 数百ビット/秒の秘密鍵レートを達成できることが示唆された。 特に、20cmの地上望遠鏡でも秘密鍵生成が実現可能である可能性を示し、そのような構成の高いスケーラビリティの可能性を強調している。

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