論文の概要: Software-enhanced simultaneous quantum-classical communication protocol with Gaussian post-selection

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.13138v1
• Date: Wed, 15 Oct 2025 04:35:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-16 20:13:28.49576
• Title: Software-enhanced simultaneous quantum-classical communication protocol with Gaussian post-selection
• Title（参考訳）: ガウスのポストセレクションを用いたソフトウェアによる同時量子古典通信プロトコル
• Authors: Ozlem Erkilic, Biveen Shajilal, Nicholas Zaunders, Timothy C. Ralph,
• Abstract要約: SQCCフレームワークにガウスのポストセレクションを導入し、チャネル推定後の変調分散のソフトウェアによる最適化を可能にする。 本研究では,SQCCの伝送距離とロバスト性を大幅に向上することを示す。 その結果、地上のファイバネットワークと衛星ベースの自由空間リンクの両面において、実世界の量子通信のためのポストセレクションベースのSQCCの実現性を強調した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6299766708197883
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Simultaneous quantum-classical communication (SQCC) protocols offer a practical approach to continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD) by encoding quantum and classical signals onto the same optical pulse. However, like most QKD protocols, their performance is limited when experimental parameters, such as modulation variance, are optimised based on stationary channel assumptions. In fluctuating environments, such as free-space links, this can result in sub-optimal key rates and reduced transmission distances. In this work, we introduce Gaussian post-selection into the SQCC framework, enabling a software-based optimisation of the modulation variance after channel estimation. This passive approach enhances key rates in both asymptotic and finite-size regimes without requiring hardware modifications and remains effective even when receiver imperfections are taken into account. We demonstrate that our protocol significantly improves the transmission distance and robustness of SQCC across both fibre and free-space channels. In particular, we show that the protocol enables full communication windows under ideal weather conditions and maintains higher duty cycles during adverse weather in satellite-to-ground scenarios. These results highlight the practicality of post-selection based SQCC for real-world quantum communication over both terrestrial fiber networks and satellite-based free-space links.
• Abstract（参考訳）: 同時量子古典通信(SQCC)プロトコルは、量子および古典的な信号を同じ光パルスに符号化することで、連続可変量子鍵分布(CV-QKD)への実践的なアプローチを提供する。 しかし、ほとんどのQKDプロトコルと同様に、変調分散などの実験パラメータが定常チャネル仮定に基づいて最適化される場合、その性能は制限される。 自由空間リンクのようなゆらぎのある環境では、これは準最適鍵レートと送信距離の減少をもたらす。 本研究では,SQCCフレームワークにガウスのポストセレクションを導入し,チャネル推定後の変調分散のソフトウェアによる最適化を可能にする。 このパッシブアプローチは、ハードウェアの変更を必要とせず、漸近的および有限サイズのレギュレーションの両方においてキーレートを高め、受信不完全性を考慮しても有効である。 我々は,SQCCの伝送距離とロバスト性を大幅に向上させることを実証した。 特に,このプロトコルにより,理想的な気象条件下での完全な通信窓の実現が可能であり,衛星と地上のシナリオにおける悪天候時に高いデューティサイクルを維持できることを示す。 これらの結果は、地上のファイバネットワークと衛星ベースの自由空間リンクの両方における実世界の量子通信のためのポストセレクションベースのSQCCの実現性を強調している。

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