論文の概要: Generalized Kennedy Receivers Enhanced CV-QKD in Turbulent Channels for Endogenous Security of Space-Air-Ground Integrated Network

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.08732v1
• Date: Tue, 12 Aug 2025 08:22:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-13 21:07:34.349256
• Title: Generalized Kennedy Receivers Enhanced CV-QKD in Turbulent Channels for Endogenous Security of Space-Air-Ground Integrated Network
• Title（参考訳）: 宇宙空間統合ネットワークの内因性セキュリティのための乱流チャネルにおける一般ケネディ受信機CV-QKDの強化
• Authors: Shouye Miao, Renzhi Yuan, Bin Cao, Mufei Zhao, Zhifeng Wang, Mugen Peng,
• Abstract要約: 連続可変量子鍵分布(CV-QKD)は、秘密鍵レート(SKR)と既存の光通信インフラとの互換性が良好である。 本稿では,乱流チャネルにおけるコヒーレント状態の検出性能を高めるために,CD-Kennedy受信機と呼ばれる一般化されたケネディ受信機を用いる。 我々は, CD-Kennedy 受信機と EGC を含むホモダイン受信機の両方を用いて, 選択後 CV-QKD プロトコルのSKR を導出する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.852614981531655
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Endogenous security in next-generation wireless communication systems attracts increasing attentions in recent years. A typical solution to endogenous security problems is the quantum key distribution (QKD), where unconditional security can be achieved thanks to the inherent properties of quantum mechanics. Continuous variable-quantum key distribution (CV-QKD) enjoys high secret key rate (SKR) and good compatibility with existing optical communication infrastructure. Traditional CV-QKD usually employ coherent receivers to detect coherent states, whose detection performance is restricted to the standard quantum limit. In this paper, we employ a generalized Kennedy receiver called CD-Kennedy receiver to enhance the detection performance of coherent states in turbulent channels, where equal-gain combining (EGC) method is used to combine the output of CD-Kennedy receivers. Besides, we derive the SKR of a post-selection based CV-QKD protocol using both CD-Kennedy receiver and homodyne receiver with EGC in turbulent channels. We further propose an equivalent transmittance method to facilitate the calculation of both the bit-error rate (BER) and SKR. Numerical results show that the CD-Kennedy receiver can outperform the homodyne receiver in turbulent channels in terms of both BER and SKR performance. We find that BER and SKR performance advantage of CD-Kennedy receiver over homodyne receiver demonstrate opposite trends as the average transmittance increases, which indicates that two separate system settings should be employed for communication and key distribution purposes. Besides, we also demonstrate that the SKR performance of a CD-Kennedy receiver is much robust than that of a homodyne receiver in turbulent channels.
• Abstract（参考訳）: 近年,次世代無線通信システムにおける内因性セキュリティが注目されている。 内因性セキュリティ問題の典型的な解決策は量子鍵分布(QKD)であり、量子力学の固有の性質により無条件のセキュリティを実現することができる。 連続可変量子鍵分布(CV-QKD)は、秘密鍵レート(SKR)と既存の光通信インフラとの互換性が良好である。 CV-QKDは通常、コヒーレントな状態を検出するためにコヒーレントな受信機を使用し、検出性能は標準量子限界に制限される。 本稿では,CD-Kennedy受信機とよばれる一般化されたケネディ受信機を用いて,乱流チャネルにおけるコヒーレント状態の検出性能を向上させる。 また, CD-Kennedy 受信機と EGC を含むホモダイン受信機の両方を用いて, 選択後CV-QKDプロトコルのSKRを導出する。 さらに,ビットエラー率(BER)とSKRの計算を容易にする等価送信方式を提案する。 数値計算の結果, CD-Kennedy 受信機は BER と SKR の両方の性能で乱流チャネルのホモダイン受信機より優れていた。 平均送信量が増加するにつれて, CD-Kennedy 受信機に対する BER と SKR の性能上の優位性は逆の傾向を示し,通信や鍵分布の目的に2つの異なるシステム設定を用いる必要があることを示す。 また,CD-KennedyレシーバのSKR特性が乱流チャネルのホモダインレシーバよりも高いことを示す。

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