論文の概要: All-optical turbulence mitigation for free-space quantum key distribution using stimulated parametric down-conversion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.02066v1
• Date: Mon, 03 Nov 2025 21:03:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-05 20:56:29.079103
• Title: All-optical turbulence mitigation for free-space quantum key distribution using stimulated parametric down-conversion
• Title（参考訳）: 刺激されたパラメトリックダウンコンバージョンを用いた自由空間量子鍵分布に対する全光乱流緩和
• Authors: Aaron A. Aguilar-Cardoso, Cheng Li, Tobey J. B. Luck, Manuel F. Ferrer-Garcia, Jeremy Upham, Jeff S. Lundeen, Robert W. Boyd,
• Abstract要約: 本稿では,自由空間量子通信のための乱流弾性スキームを提案し,実演する。 パラメトリックダウン変換の位相特性を利用して, 大気圧による空間モード歪みを全光動的に補正する手法を提案する。 我々の研究は、長距離自由空間におけるセキュアな量子チャネルの実現に重要な意味を持つかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6286913066221627
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this work, we propose and demonstrate a turbulence-resilient scheme for free-space quantum communication. By leveraging the phase conjugation property of stimulated parametric down-conversion, our scheme enables all-optical dynamic correction of spatial-mode distortion induced by atmospheric turbulence, thereby enhancing the secure key rate in high-dimensional quantum key distribution. We develop a theoretical model that provides detailed guidelines for selecting the optimal basis and spatial properties needed to maximize the efficiency of the proposed scheme. Both numerical simulations and experimental results show that, even under strong turbulence, our scheme can reduce the quantum error rates well below the security threshold. These results highlight the potential of nonlinear optical approaches as powerful tools for robust quantum communication in realistic free-space environments. Our work could have important implications for the practical implementation of secure quantum channels over long free-space distances.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,自由空間量子通信のための乱流弾性スキームを提案し,実演する。 本手法は, 大気乱流による空間モード歪みを全光動的に補正し, 高次元量子鍵分布における鍵速度の確保を可能にする。 提案手法の効率を最大化するために必要な最適基底と空間特性を選択するための詳細なガイドラインを提供する理論モデルを開発する。 数値シミュレーションと実験結果は、強い乱流下であっても、我々のスキームはセキュリティ閾値よりはるかに低い量子誤り率を減少させることができることを示している。 これらの結果は、現実的な自由空間環境における堅牢な量子通信のための強力なツールとしての非線形光学的アプローチの可能性を強調している。 我々の研究は、長距離自由空間におけるセキュアな量子チャネルの実現に重要な意味を持つかもしれない。

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