論文の概要: High-rate quantum digital signatures over 250 km of optical fiber
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.16764v1
- Date: Tue, 17 Mar 2026 16:43:59 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-18 17:42:07.42737
- Title: High-rate quantum digital signatures over 250 km of optical fiber
- Title（参考訳）: 250kmの光ファイバー上の高速量子デジタル署名
- Authors: Jiemin Lin, Yongqiang Du, Mingxuan Zhang, Ruiheng Jing, Xin Liu, Xiaodong Liang, Hongbo Xie, Yanwei Li, Hua-Lei Yin, Kejin Wei,
- Abstract要約: 量子デジタルシグネチャは、メッセージの整合性、認証、非監査のための情報理論のセキュリティを提供する。
量子デジタルシグネチャ(QDS)は、メッセージの完全性、認証、非監査のための情報理論のセキュリティを提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.744544650287162
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Quantum digital signatures (QDS) offer information-theoretic security for message integrity, authenticity, and non-repudiation, and constitute a fundamental cryptographic primitive for future quantum networks. Despite significant progress, the practical deployment of QDS has been severely constrained by limited signature rates and poor tolerance to channel loss, particularly in long-distance and metropolitan-scale networks. Here, we report a high-rate, loss-resilient QDS system that overcomes these two key bottlenecks simultaneously. Our implementation combines intrinsically phase-stable polarization modulation based on a Sagnac interferometer with gigahertz-rate quantum state encoding and low-timing-jitter superconducting nanowire single-photon detectors, enabling robust and continuous operation at high repetition frequencies. By integrating this hardware platform with a one-time universal hashing-based QDS protocol, we achieve a signature rate improvement of more than two orders of magnitude compared with existing QDS implementations under comparable channel-loss conditions. Notably, the system maintains a non-zero effective signature rate of approximately 1.25 times per second at a total channel loss of up to 49.05 dB, representing the highest loss tolerance reported for QDS to date. These results establish a practical and scalable technological pathway for deploying QDS in real-world quantum communication networks.
- Abstract（参考訳）: 量子デジタルシグネチャ(QDS)は、メッセージ整合性、信頼性、非再考のための情報理論のセキュリティを提供し、将来の量子ネットワークの基本的な暗号プリミティブを構成する。
大幅な進展にもかかわらず、QDSの実践的な展開は、特に長距離および大都市圏のネットワークにおいて、限られた署名率とチャネル損失に対する耐性の低下によって厳しく制限されている。
本稿では,これら2つのボトルネックを同時に克服する高レート・耐損失性QDSシステムについて報告する。
本実装では,サニャック干渉計による位相安定偏光変調とギガヘルツ量子状態符号化と低タイミング超伝導ナノワイヤ単光子検出器を併用し,高繰り返し動作で堅牢かつ連続的な動作を可能にする。
このハードウェアプラットフォームをワンタイムのユニバーサルハッシュベースのQDSプロトコルに統合することにより、既存のQDS実装と比較して2桁以上の署名率の改善を実現している。
特に、このシステムは、QDSが報告した最も高い損失耐性を示す、最大49.05dBのチャネル損失で、毎秒約1.25倍の非ゼロ有効シグネチャレートを維持している。
これらの結果は、実世界の量子通信ネットワークにQDSをデプロイするための実用的でスケーラブルな技術経路を確立する。
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