論文の概要: Experimental Demonstration of Free-Space Unidimensional Continuous-Variable Quantum Key Distribution Under High Detector Noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07206v1
• Date: Fri, 05 Jun 2026 12:17:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-08 14:33:29.728951
• Title: Experimental Demonstration of Free-Space Unidimensional Continuous-Variable Quantum Key Distribution Under High Detector Noise
• Title（参考訳）: 高検出器雑音下における自由空間一次元連続可変量子鍵分布の実験的実証
• Authors: Rachita Nandan, Jayanth Ramakrishnan, Shashi Prabhakar, R. P. Singh,
• Abstract要約: 本研究では, ガウス変調UD-CVQKDを高検出器電子雑音下で動作させる自由空間型UD-CVQKDシステムの実験的検討を行った。 最大秘密鍵レートは270kbpsで、最適な変調分散は11.57である。 本研究では,自由空間UD-CVQKDの実現可能性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.10874100424278171
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD), which uses quadratures of the electromagnetic field, enables practical quantum communication using standard telecommunication technologies. Unidimensional CV-QKD (UD-CVQKD) simplifies the implementation by restricting modulation to a single quadrature. In this work, we experimentally demonstrate a free-space Gaussian-modulated UD-CVQKD system operating under a high detector electronic-noise regime (1.4 shot-noise units). The system employs polarized coherent states with signal and local oscillator co-propagating in the same spatial mode in orthogonal polarizations, ensuring stable interference. System security is analyzed under both untrusted (UTD) and trusted (TD) detector noise models. While no positive secret key rate is obtained under the UTD model, the TD model enables secure key generation over a finite range of modulation variances, highlighting the critical role of detector trust in high-noise conditions. A maximum secret key rate of 270 kbps is achieved at an optimal modulation variance of 11.57. Furthermore, secure operation requires high-transmittance (low-loss) channels under such noise conditions. This study demonstrates the practical feasibility of free-space UD-CVQKD in realistic high electronic-noise detection constraints and highlights detector electronic noise as a key limiting factor in practical systems.
• Abstract（参考訳）: 電磁場の二次構造を用いた連続可変量子鍵分布(CV-QKD)は、標準的な通信技術を用いた実用的な量子通信を実現する。 一次元CV-QKD (UD-CVQKD) は、変調を1つの二次構造に制限することで実装を単純化する。 本研究では,ガウス変調UD-CVQKDを高検出器電子ノイズ方式(1.4ショットノイズ単位)で動作させる自由空間型UD-CVQKDシステムの実験的検討を行った。 この系は偏光コヒーレント状態と信号と局所発振器を直交偏光の同じ空間モードで共伝播させ、安定した干渉を確保する。 システムセキュリティは、信頼できない(UTD)と信頼できない(TD)検知ノイズモデルの両方で分析される。 UTDモデルでは正の秘密鍵レートは得られないが、TDモデルは有限範囲の変調分散に対して安全な鍵生成を可能にし、高雑音条件における検出器信頼の重要性を強調している。 最大秘密鍵レートは270kbpsで、最適な変調分散は11.57である。 さらに、このようなノイズ条件下でのセキュアな動作には、高透過性(低損失)チャネルが必要となる。 本研究は,現実的な高電子ノイズ検出制約における自由空間UD-CVQKDの実現可能性を示し,実用システムにおける重要な制限因子として検出電子ノイズを強調した。

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