論文の概要: High-Dimensional Quantum Key Distribution via full Core-mode Encoding over Deployed Multicore Fibers

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.04211v1
• Date: Tue, 02 Jun 2026 20:58:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-04 20:44:18.382182
• Title: High-Dimensional Quantum Key Distribution via full Core-mode Encoding over Deployed Multicore Fibers
• Title（参考訳）: マルチコアファイバ上でのフルコアモード符号化による高次元量子鍵分布
• Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、量子物理学に根ざした情報理論のセキュリティを提供する。 高次元(HD)符号化は、ノイズ耐性とシークレットキー収率の両方を増加させる。 次世代通信ネットワークの先駆的プラットフォームであるマルチコアファイバ(MCF)は、HD-QKDの天然基板である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum key distribution (QKD) provides information-theoretic security rooted in quantum physics, while high-dimensional (HD) encoding increases both noise tolerance and secret-key yield. Multicore fibers (MCFs), a leading platform for next-generation telecom networks, are a natural substrate for HD-QKD. Field demonstrations over deployed MCFs have so far relied on a hybrid qudit encoding strategy that combines two path (core modes) with the time-bin photonic degree of freedom, rather than exploiting the full set of available core modes. Although practical, this approach incurs intrinsic efficiency penalties that grow with dimension. Here we implement a four-dimensional ($d=4$) QKD protocol that directly exploits the full set of core modes of a four-core MCF, operating over an installed MCF network across the Universidad de Concepción campus under continuous environmental perturbations. We further benchmark the scheme using superconducting nanowire detectors at $10\,$dB channel loss, achieving a composable finite-key rate of $R = 6.19\times 10^{-3}\,$bits/pulse, the highest per-pulse rate reported to date for HD-QKD at comparable loss. This result establishes core-mode encoding as a viable architecture for realistic, high-rate quantum-secure communications.
• Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は、量子物理学に根ざした情報理論上のセキュリティを提供する一方、高次元(HD)符号化は耐雑音性と秘密鍵収量の両方を増大させる。 次世代通信ネットワークの先駆的プラットフォームであるマルチコアファイバ(MCF)は、HD-QKDの天然基板である。 デプロイされたMCFに対するフィールドデモは、利用可能なコアモードの完全なセットを活用するのではなく、2つのパス(コアモード)と時間2光度自由度を組み合わせた、ハイブリッドなquditエンコーディング戦略に依存している。 実用的ではあるが、このアプローチは次元に応じて成長する本質的な効率のペナルティを生ずる。 ここでは、4次元($d=4$)のQKDプロトコルを実装し、4コアMCFのコアモードの完全なセットを直接利用し、継続的な環境変動の下でコンセプシオン大学キャンパスにインストールされたMCFネットワーク上で動作させる。 さらに、超伝導ナノワイヤ検出器を用いて10ドル(約10万円)のチャネル損失を計算し、コンポーザブル有限キーレートの10^{-3}\,$bits/pulseを達成した。 この結果は、現実的で高速な量子セキュア通信のための実行可能なアーキテクチャとしてコアモード符号化を確立する。

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