論文の概要: Large Alphabet Set Time-bin Encoded Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.01262v1
• Date: Sun, 31 May 2026 14:29:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-02 21:34:29.484195
• Title: Large Alphabet Set Time-bin Encoded Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution
• Title（参考訳）: 測定デバイスに依存しない大規模Alphabetセット時間ビン符号化量子鍵分布
• Authors: Gokul Agasthilingam, Harinee Natarajan, Varun Raghunathan,
• Abstract要約: 拡張基底集合(ここではアルファベット集合と呼ぶ)の時間ビンエンコードされた測定デバイス非依存量子鍵分布(MDI-QKD)の実験的実証 MDI-QKDは、中央測定ノードで行った偶然の測定により、本質的に秘密鍵レート(SKR)の低下に悩まされている。 複数のタイムビンにまたがる状態をエンコードすることで、一致イベントが増加し、成功したアルファベット交換を複数のビットにマッピングする。
• 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: We report on the experimental demonstration of an expanded basis set (called here as alphabet set) time-bin encoded measurement-device-independent quantum key distribution (MDI-QKD). While MDI-QKD is known to prevent detector-side attacks, it inherently suffers from reduced secret key rate (SKR) due to coincidence measurements performed at the central measurement node. To address this limitation, we encode states across multiple time-bins thereby increasing possible coincidence events and mapping each successful alphabet exchange to multiple bits, thereby increasing the information capacity per alphabet transmitted. Using a standard MDI-QKD set-up with real fiber spools and single-photon avalanche photodetectors, we achieve SKRs of 401 (133.6) bps and 28 (10.7) bps for 8 (2) encoded states for distances of 2 and 50 km, respectively, resulting in 3- and 2.63-times improvement, respectively when compared to the conventional two-state encoding. Furthemore, the large alphabet set MDIQKD results are compared with a similar encoding scheme implemented for coherent-one-way (COW) protocol. This comparison reveals a clear advantage of using a larger alphabet set for MDI-QKD, where increased Z-basis coincidence events yields increased SKR. These results provide important insights into the scalability of MDI-QKD key-rates without requiring additional hardware modifications, paving the way for next-generation, quantum key distribution networks.
• Abstract（参考訳）: 我々は、拡張基底集合(ここではアルファベット集合と呼ぶ)の時間ビンエンコードされた測定デバイス非依存量子鍵分布(MDI-QKD)の実験実験について報告する。 MDI-QKDは検出器側の攻撃を防ぐことが知られているが、中央測定ノードで行った偶然の測定により、本質的に秘密鍵レート(SKR)の低下に悩まされている。 この制限に対処するため、複数のタイムビンにまたがる状態をエンコードすることで、起こりうる偶然事象を増大させ、成功したアルファベット交換を複数のビットにマッピングすることで、送信されるアルファベットごとの情報容量を増大させる。 実ファイバースプールと単光子アバランシェ光検出器を備えた標準のMDI-QKDセットアップを用いて、従来の2状態符号化と比較して、それぞれ2kmと50kmの距離で401 (133.6) bpsと28 (10.7) bpsの符号化状態が得られる。 さらに、大きなアルファベット集合MDIQKDの結果を、コヒーレントワンウェイ(COW)プロトコルで実装された類似の符号化方式と比較する。 この比較により、MDI-QKDのより大きなアルファベットセットを使用することの明らかな利点が明らかとなり、そこではZバスの一致イベントが増加し、SKRが増大する。 これらの結果は、MDI-QKDキーレートのスケーラビリティに関する重要な洞察を、追加のハードウェア修正を必要とせずに提供し、次世代の量子キー分散ネットワークへの道を開いた。

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