論文の概要: Quantum Key Distribution with a Negatively Charged Quantum Dot Single-Photon Source

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.18518v1
• Date: Mon, 26 Jan 2026 14:26:59 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-27 15:23:08.8654
• Title: Quantum Key Distribution with a Negatively Charged Quantum Dot Single-Photon Source
• Title（参考訳）: 負電荷量子ドット単光子源を用いた量子鍵分布
• Authors: Parvendra Kumar,
• Abstract要約: 様々な量子鍵分布プロトコルは、多光子放出の確率が非常に低い明るい単一光子源を必要とする。 楕円柱微小キャビティに埋め込まれた負電荷量子ドットからの単光子生成を共振励起または断熱急速流(ARP)を用いて検討した。 その結果, ARP励起は多光子放出確率を著しく抑制し, 共鳴励起と比較して光子不一致性を向上することがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Various quantum key distribution protocols require bright single-photon sources with a very low probability of multiphoton emission. In this work, we investigate single-photon generation from a negatively charged quantum dot embedded in an elliptical pillar microcavity, driven using either resonant excitation or adiabatic rapid passage (ARP). Our results show that ARP excitation significantly suppresses multiphoton emission probability and improves photon indistinguishability compared to resonant excitation. We further evaluate the secure key rate of both BB84 and twin-field quantum key distribution (TF-QKD) using quantum-dot single-photon sources and compare their performance with that of Poisson-distributed photon sources (PDS) such as weak coherent pulses and down-conversion sources. The analysis reveals that adiabatic excitation offers a modest but consistent enhancement in secure key rate relative to resonant excitation. Moreover, quantum-dot single-photon sources outperform PDS sources over short and intermediate distances; however, at longer distances, PDS sources eventually surpass quantum-dot sources in both infinite decoy-state BB84 and TF-QKD.
• Abstract（参考訳）: 様々な量子鍵分布プロトコルは、多光子放出の確率が非常に低い明るい単一光子源を必要とする。 本研究では、楕円柱微小キャビティに埋め込まれた負電荷量子ドットからの単一光子生成について、共振励起または断熱急速流(ARP)を用いて検討する。 その結果, ARP励起は多光子放出の確率を著しく抑制し, 共鳴励起と比較して光子不連続性を向上することがわかった。 さらに、量子ドット単一光子源を用いてBB84とツインフィールド量子鍵分布(TF-QKD)のセキュア鍵レートを評価し、その性能を弱いコヒーレントパルスやダウンコンバージョン源などのポアソン分散光子源(PDS)と比較した。 この分析により、断熱励起は、共鳴励起に対する安全な鍵レートの穏やかだが一貫した拡張を提供することが明らかとなった。 さらに、量子ドット単光子源は短距離と中間距離でPSD源より優れているが、長い距離では、PSD源は最終的に無限のデコイ状態BB84とTF-QKDの両方で量子ドット源を上回る。

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