論文の概要: Self-stabilized high-dimensional quantum key distribution on a metropolitan free-space link
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22102v1
- Date: Wed, 25 Feb 2026 16:51:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-26 18:19:16.918894
- Title: Self-stabilized high-dimensional quantum key distribution on a metropolitan free-space link
- Title（参考訳）: 大都市圏自由空間リンク上の自己安定化高次元量子鍵分布
- Authors: Karolina Dziwulska, Christopher Spiess, Sarika Mishra, Markus Leipe, Yugant Hadiyal, Fabian Steinlechner,
- Abstract要約: ハイブリッド大都市圏リンク上での高次元時間ビン符号化量子鍵分布を実証する。
2次元と4次元の両方のプロトコルを実装し、4次元の (25.0 +-2.0) dB ロスで 4D に対して (95 +-28) kbit/s の安全な有限鍵速度を求める。
この結果から,ハイブリッド・スペース・ツー・ファイバ量子通信のための実用的で汎用的なプラットフォームを構築した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
- Abstract: Quantum communication technologies capable of operating reliably across heterogeneous optical channels are essential for scalable metropolitan quantum networks. Here we demonstrate high-dimensional time-bin-encoded quantum key distribution over a hybrid metropolitan link comprising 1.7 km free-space transmission and 685 m of optical fiber. Operating at a clock rate of 500 MHz in the C-band, we implement both 2- and 4-dimensional protocols, and obtain estimated secure finite-key rates of (95 +- 28) kbit/s for 4D at (25.0 +- 2.0) dB loss and (59 +- 27) kbit/s for 2D at (23.5 +- 2.3) dB loss. Crucially, we achieve continuous operation over 48 h in a fully self-referenced architecture: initial synchronization, interferometric phase stabilization, and long-term drift compensation are performed exclusively using the detected quantum signals, without auxiliary optical reference channels. Our results thus establish a practical and versatile platform for hybrid free-space-to-fiber quantum communication and show that the encoding dimensionality can be adapted to the optimal operating regime of realistic metropolitan channels, providing a pathway toward efficient, autonomous and deployable quantum network nodes.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルな大都市圏量子ネットワークにおいて、不均一な光チャネルを確実に運用できる量子通信技術が不可欠である。
ここでは、1.7km自由空間伝送と685m光ファイバーからなるハイブリッド大都市圏リンク上の高次元時間ビン符号化量子鍵分布を示す。
Cバンドで500MHzのクロックレートで動作し、2次元および4次元のプロトコルを実装し、4Dで(95 +-28) kbit/s、(25.0 +-2.0) dBで(59 +-27) kbit/s、(23.5 +-2.3) dBで(59 +-27) kbit/sと推定される。
重要なことに、我々は完全に自己参照されたアーキテクチャにおいて48時間以上の連続的な動作を実現している:初期同期、干渉位相安定化、長期ドリフト補償は、補助的な光参照チャネルを使わずに検出された量子信号のみを用いて実行される。
この結果から, 実効性, 自律性, 展開性を有する量子ネットワークノードへの経路を提供するために, 現実的な大都市圏の最適運用形態に符号化次元を適応できることを示す。
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