論文の概要: Continuous-variable quantum key distribution over 50.4 km fiber using integrated silicon photonic transmitter and receiver

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08722v1
• Date: Tue, 12 Aug 2025 08:06:29 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-13 21:07:34.344798
• Title: Continuous-variable quantum key distribution over 50.4 km fiber using integrated silicon photonic transmitter and receiver
• Title（参考訳）: 集積シリコンフォトニック送信機と受信機を用いた50.4km繊維上の連続可変量子鍵分布
• Authors: Shuaishuai Liu, Yanxiang Jia, Yuqi Shi, Yizhuo Hou, Pu Wang, Yu Zhang, Shiwei Yang, Zhenguo Lu, Xuyang Wang, Yongmin Li,
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、量子情報分野において急速に成長し、比較的成熟した技術である。 我々のCV-QKDシステムでは,高信号レートと長距離伝送距離で,大都市圏における量子セキュア通信ネットワークの実現が期待できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.995327075737965
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) is the fastest-growing and relatively mature technology in the field of quantum information, enabling information-theoretically secure key distribution between two remote users. Although QKD based on off-the-shelf telecom components has been validated in both laboratory and field tests, its high cost and large volume remain major obstacles to large-scale deployment. Photonic integration, featured by its compact size and low cost, offers an effective approach to addressing the above challenges faced by QKD. Here, we implement a high-performance, integrated local local oscillator continuous-variable (CV) QKD system based on an integrated silicon photonic transmitter and receiver. By employing a high-speed silicon photonic integrated in-phase and quadrature modulator, a low-noise and high bandwidth silicon photonic integrated heterodyne detector, and digital signal processing, our CV-QKD system achieves a symbol rate of up to 1.5625 GBaud. Furthermore, the system achieves asymptotic secret key rates of 31.05 and 5.05 Mbps over 25.8 and 50.4 km standard single-mode fiber, respectively, using an 8-phase-shift keying discrete modulation. Our integrated CV-QKD system with high symbol rate and long transmission distance pays the way for the quantum secure communication network at metropolitan area.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子情報分野において急速に成長し、比較的成熟した技術であり、情報理論的に2つのリモートユーザー間で鍵分布をセキュアにすることができる。 市販の通信機器をベースとしたQKDは、実験室と現場の両方で検証されているが、その高コストと大量生産は、大規模な展開において大きな障害となっている。 フォトニック統合は、コンパクトなサイズと低コストで特徴付けられるが、QKDが直面する課題に対処するための効果的なアプローチを提供する。 そこで我々は,集積シリコンフォトニック送信機と受信機をベースとした高性能な局所発振器連続可変(CV)QKDシステムを実装した。 高速シリコンフォトニック集積インフェーズと二次変調器、低雑音・高帯域シリコンフォトニック集積ヘテロダイン検出器、デジタル信号処理を用いることで、CV-QKDシステムは最大1.5625 GBaudのシンボルレートを達成できる。 さらに、このシステムは、それぞれ25.8および50.4kmの標準単一モードファイバ上での31.05 Mbpsと5.05 Mbpsの漸近秘密鍵レートを8相シフトの鍵変調を用いて達成する。 我々のCV-QKDシステムでは,高信号レートと長距離伝送距離で,大都市圏における量子セキュア通信ネットワークの実現が期待できる。

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