論文の概要: GHz-rate polarization-based QKD system for fiber and satellite applications
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.08908v1
- Date: Mon, 09 Feb 2026 17:08:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-10 20:26:25.388747
- Title: GHz-rate polarization-based QKD system for fiber and satellite applications
- Title（参考訳）: GHzレート偏光を用いたファイバ・衛星用QKDシステム
- Authors: Matías Rubén Bolaños, Edoardo Rossi, Federico Berra, Alberto De Toni, Ilektra Karakosta-Amarantidou, Daniel Christian Lawo, Costantino Agnesi, Marco Avesani, Andrea Stanco, Francesco Vedovato, Paolo Villoresi, Giuseppe Vallone,
- Abstract要約: 本稿では,効率的なBB84プロトコルを実現し,iPOGNAC方式に基づく1550nmQKDシステムを提案する。
このシステムは1.5GHzまでの繰り返し速度を達成し、本質的なQBERは$sim 0.4%$であった。
結果は、低軌道衛星からのQKDのような高度に損失があり、時間に制約のあるシナリオに対するシステムの適合性を実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) leverages the principles of quantum mechanics to exchange a secret key between two parties. Despite its promising features, QKD also faces several practical challenges such as transmission loss, noise in quantum channels and finite key size effects. Addressing these issues is crucial for the large-scale deployment of QKD in fiber and satellite networks. In this paper, we present a 1550 nm QKD system realizing the efficient-BB84 protocol and based on the iPOGNAC scheme. The system achieved repetition rates up to 1.5~GHz and showed an intrinsic QBER of $\sim 0.4\%$. The system was first tested on a laboratory fiber link and then on an intermodal link in the field, consisting of both deployed fiber and a 620 m free-space channel. The experiment was performed in daylight conditions, exploiting the Qubit4Sync synchronization protocol. With this trial, we achieved a new benchmark for free-space BB84 QKD systems by generating a sustained secret key rate (SKR) above 1~Mb/s for 1 hour. Finally, exploiting a recently discovered finite-size bound, we achieved a secure key rate of about 10 Mb/s at low losses (5 dB), and around 6.5~kb/s in the high-loss (38.5 dB), low block length ($N=10^4$) regime. The latter results demonstrate the system's suitability for highly lossy and time-constrained scenarios such as QKD from low Earth orbit satellites.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子力学の原理を利用して、2つのパーティ間で秘密鍵を交換する。
有望な特徴にもかかわらず、QKDは送信損失、量子チャネルのノイズ、有限鍵サイズ効果など、いくつかの実用的な課題に直面している。
これらの問題に対処することは、ファイバネットワークや衛星ネットワークにおけるQKDの大規模展開に不可欠である。
本稿では,効率的なBB84プロトコルを実現し,iPOGNAC方式に基づく1550nmQKDシステムを提案する。
このシステムは1.5〜GHzの繰り返し速度を達成し、固有のQBERが$\sim 0.4\%$であることを示した。
このシステムは最初、実験室のファイバーリンク上でテストされ、その後、展開されたファイバーと620m自由空間チャネルの両方からなるフィールドのインターモーダルリンクでテストされた。
この実験は、Qubit4Sync同期プロトコルを利用して、昼間の条件で実施された。
この試行で,1時間あたり1～Mb/s以上の持続秘密鍵レート(SKR)を生成することで,自由空間BB84QKDシステムの新しいベンチマークを達成した。
最後に、最近発見された有限サイズ境界を利用して、低損失(5dB)で約10Mb/s、高損失(38.5dB)で約6.5〜kb/s、低ブロック長(N=10^4$)の安全な鍵レートを達成した。
後者の結果は、低軌道衛星からのQKDのような高度の損失と時間制限のあるシナリオに対するシステムの適合性を示している。
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