論文の概要: Autonomous Picosecond-Precision Synchronization in Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.17510v1
• Date: Fri, 19 Dec 2025 12:23:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-22 19:25:54.376873
• Title: Autonomous Picosecond-Precision Synchronization in Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
• Title（参考訳）: 測定デバイスに依存しない量子キー分布における自律的ピコ秒精度同期
• Authors: A. P. Pljonkin,
• Abstract要約: ファイバベースMDI-QKDネットワークのための物理的に動機付けられた自律同期アルゴリズムを提案する。 擬似アラーム確率の解析式を導出し、検出信頼性を定量化し、数値モデルを用いて10ps以上の同期精度が達成可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Measurement-device-independent quantum key distribution (MDI-QKD) eliminates detector side-channel attacks by relocating all measurements to an untrusted intermediate node. However, its practical implementation critically relies on picosecond-level temporal synchronization between spatially separated users. In this work, we present a physically motivated autonomous synchronization algorithm for fiber-based MDI-QKD networks that does not require auxiliary optical channels or shared clock references. The method exploits round-trip optical pulse propagation and statistical signal detection in the presence of Gaussian noise. We derive analytical expressions for false-alarm probabilities, quantify detection reliability, and demonstrate through numerical modeling that synchronization accuracy better than 10~ps is achievable for channel lengths up to 100~km with realistic optical power levels. The proposed approach improves the scalability and robustness of MDI-QKD architectures and is directly applicable to metropolitan and backbone quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 測定デバイスに依存しない量子キー分布(MDI-QKD)は、すべての測定を信頼できない中間ノードに移動させることにより、検出器側チャネル攻撃を除去する。 しかし、その実践的実装は、空間的に分離されたユーザ間のピコ秒レベルの時間同期に依存している。 本研究では,ファイバベースMDI-QKDネットワークに対して,補助光チャネルや共有クロック参照を必要としない物理的に動機付けられた自動同期アルゴリズムを提案する。 本手法はガウス雑音の存在下でのラウンドトリップ光パルス伝搬と統計的信号検出を利用する。 疑似警報確率の解析式を導出し、検出信頼性を定量化し、10〜ps以上の同期精度が現実的な光学パワーレベルを持つチャネル長100〜kmに対して達成可能であることを示す。 提案手法は、MDI-QKDアーキテクチャのスケーラビリティとロバスト性を改善し、大都市圏およびバックボーン量子ネットワークに直接適用することができる。

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