論文の概要: Secret Key Rate Limits in Coexisting Classical-Quantum Optical Links

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.21671v1
• Date: Wed, 25 Feb 2026 08:08:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.753221
• Title: Secret Key Rate Limits in Coexisting Classical-Quantum Optical Links
• Title（参考訳）: 古典量子光リンクの共存における秘密鍵レート制限
• Authors: Lucas Alves Zischler, Amirhossein Ghazisaeidi, Antonio Mecozzi, Cristian Antonelli,
• Abstract要約: 量子周波数チャネルにおいて、既存の古典信号から蓄積された干渉電力を評価するための式を導出する。 本モデルは, 単一モードファイバにおける古典量子系の効率的な設計を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Classical-quantum coexistence enables cost-effective transmission of data and quantum signals over the same fiber-optic channel. Nevertheless, weak quantum-key distribution (QKD) signals are susceptible to non-linear interference generated from the classical traffic, primarily spontaneous Raman scattering (SpRS) and four-wave-mixing (FWM), as well as to unfiltered noise. In QKD protocols, increased channel loss and excess noise both reduce the secret key rates (SKRs), as illustrated in this work for the two-state BB84 and Gaussian-modulated coherent-states (GMCS) protocols. In this study, we derive closed-form expressions for evaluating the accumulated interference power from coexisting classical signals in a quantum frequency channel. Our model enables effective design of classical-quantum systems in single-mode fibers (SMFs), capturing the evolution of interference arising from the relevant physical phenomena. We utilize the model to examine frequency allocation in multiband transmission systems, demonstrating that, contrary to common practice of allocating QKD channels in the O-band, increased SKR is achieved by placing quantum channels in the upper E-/lower S-band across the relevant scenarios.
• Abstract（参考訳）: 古典的量子共存は、同じ光ファイバーチャネル上でデータと量子信号のコスト効率の良い伝送を可能にする。 それでも、弱い量子キー分布(QKD)信号は、古典的なトラフィックから発生する非線形干渉、主に自然発振ラマン散乱(SpRS)と4波混合(FWM)、および未フィルタリングノイズの影響を受けやすい。 QKDプロトコルでは、二状態BB84とガウス変調コヒーレントステート(GMCS)プロトコルで示されているように、チャネル損失の増加と余剰ノイズにより秘密鍵レート(SKR)が減少する。 本研究では,量子周波数チャネル内に存在する古典的信号から蓄積された干渉電力を評価するための閉形式式を導出する。 本モデルにより、単一モードファイバ(SMF)における古典量子系の効率的な設計が可能となり、関連する物理現象から生じる干渉の進化を捉えることができる。 このモデルを用いてマルチバンド伝送システムにおける周波数割り当てを検証し、Oバンド内のQKDチャネルを割り当てる一般的な方法とは対照的に、SKRの増加は、関連するシナリオにわたって上Eバンド/下Sバンドに量子チャネルを配置することで達成されることを示す。

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