論文の概要: Security Risks of VOA-Induced Luminescence in Chip-Based quantum key distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.18422v1
• Date: Mon, 20 Apr 2026 15:40:45 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:19:37.179246
• Title: Security Risks of VOA-Induced Luminescence in Chip-Based quantum key distribution
• Title（参考訳）: チップ型量子鍵分布におけるVOA誘起発光のセキュリティリスク
• Authors: Zijian Li, Chenyu Xu, Xin Hua, Yongqiang Du, Xin Liu, Tao Lin, Xi Xiao, Kejin Wei,
• Abstract要約: 集積フォトニクスはスケーラブル量子鍵分布(QKD)の鍵イネーブラーとして広く見なされている ここでは、p-n接合に基づく可変光減衰器(VOA)に付随する実装レベルのセキュリティ脆弱性について、最初の系統的研究を行う。 極端に弱い放射でも、無視できない情報漏洩につながることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.349755699099088
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Integrated photonics is widely regarded as a key enabler for scalable quantum key distribution (QKD), offering compactness, stability, and compatibility with semiconductor fabrication. Despite rapid advances in chip-based QKD, the implementation security of integrated photonic components remains insufficiently understood. Here we present the first systematic study of an implementation-level security vulnerability associated with p-n junction-based variable optical attenuators (VOAs), a ubiquitous component in integrated QKD transmitters. We theoretically and experimentally demonstrate that electrically biased p-n junction VOAs emit spontaneous luminescence. Using a single-photon-sensitive spectral measurement technique, we identify the emission wavelength to be centered around 1107 nm, well separated from the C-band quantum signals. This spectral separation gives rise to a previously unrecognized wavelength-resolved side channel, enabling potential wavelength-splitting attacks without directly disturbing the encoded quantum states. By incorporating the measured luminescence into a quantitative security analysis, we show that even extremely weak emission can lead to non-negligible information leakage. Our findings reveal a fundamental and previously overlooked security risk in photonic integrated QKD systems and highlight the necessity of security-aware device design for future integrated quantum communication technologies.
• Abstract（参考訳）: 集積フォトニクスはスケーラブル量子鍵分布(QKD)の鍵となる可能性があり、コンパクト性、安定性、半導体製造との互換性を提供する。 チップベースのQKDの急速な進歩にもかかわらず、統合フォトニックコンポーネントの実装セキュリティは未だ十分に理解されていない。 本稿では、QKD送信機におけるユビキタスコンポーネントであるp-n接合型可変光減衰器(VOAs)に関連する実装レベルのセキュリティ脆弱性について、最初の系統的研究を行う。 理論的および実験的に、電気的に偏りを持つp-n接合VOAsが自然発光を発生させることを実証した。 単一光子感度スペクトル測定法を用いて、Cバンド量子信号とよく分離された1107nmの放射波長を同定する。 このスペクトル分離は、未認識の波長分解側チャネルを生じさせ、符号化された量子状態を直接妨害することなく、潜在的な波長分割攻撃を可能にする。 測定された発光を定量的なセキュリティ分析に組み込むことで、極端に弱い発光でも無視できない情報漏洩につながることを示す。 本研究は,フォトニック集積QKDシステムにおいて,従来見過ごされていたセキュリティリスクを明らかにし,将来的な量子通信技術のためのセキュリティ対応デバイス設計の必要性を強調した。

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