論文の概要: Free-Space CV-QKD with Single-Mode Fiber Reception: Effective Coupling Statistics and Protocol-Dependent Reference Noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.24431v1
- Date: Tue, 23 Jun 2026 11:07:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-24 22:16:48.913475
- Title: Free-Space CV-QKD with Single-Mode Fiber Reception: Effective Coupling Statistics and Protocol-Dependent Reference Noise
- Title（参考訳）: 単一モードファイバー受入自由空間CV-QKD:有効結合統計とプロトコル依存参照雑音
- Authors: Hesham S. Ibrahim, Arnaud Coatanhay,
- Abstract要約: 大気乱流下での単一モードファイバ受信による連続可変量子鍵分布について検討した。
まず、GG02の標準設定を検証し、どの受信側オブザーバブルが有効なキーレート予測に十分なのかを問う。
平均余分な記述は概して楽観的すぎるが、SMF結合効率のスカラー有効法則は正確なガウスチャネル記述を提供する。
- 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 study free-space continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD) with single-mode fiber (SMF) reception under atmospheric turbulence. The optical channel is modeled by split-step propagation through random phase screens, followed by finite-aperture collection and projection onto the guided receiving mode. We first examine the standard GG02 setting and ask which receiver-side observable is sufficient for effective key-rate prediction. We show that a mean-loss description is generally too optimistic, whereas a scalar effective law for the SMF coupling efficiency provides an accurate downstream Gaussian-channel description within the effective model considered here. We then extend the optical model to a pilot-assisted architecture in which the signal and pilot propagate through correlated but non-identical turbulent realizations generated by a frozen-flow construction. In this case, the signal coupling law alone is no longer sufficient: signal--pilot phase mismatch and loss of post-coupling coherence produce an additional protocol-dependent reference-noise penalty. The results distinguish two regimes: a scalar coupling description is largely adequate for GG02, while transmitted-reference architectures require an additional differential reference observable beyond the signal coupling statistics.
- Abstract（参考訳）: 大気乱流下での単一モードファイバ(SMF)受信による自由空間連続可変量子鍵分布(CV-QKD)について検討した。
光チャネルは、ランダム位相スクリーンを介して分割段階の伝搬をモデル化し、続いて有限開口コレクションと誘導受信モードへの投影を行う。
まず、GG02の標準設定を調べ、どの受信側オブザーバブルが有効なキーレート予測に十分なのかを問う。
平均損失記述は概して楽観的すぎるが、SMF結合効率のスカラー有効法則は、ここで考慮した有効モデルの中で正確な下流ガウスチャネル記述を提供する。
そこで我々は,信号とパイロットが相互に関連して伝播するパイロット支援アーキテクチャに光モデルを拡張した。
この場合、信号結合法則だけでは十分ではない:信号-パイロット位相ミスマッチとポストカップリングコヒーレンスの損失は、追加のプロトコル依存の参照ノイズペナルティをもたらす。
その結果、スカラーカップリング記述はGG02に大まかに適しており、送信参照アーキテクチャは信号カップリング統計以外の追加の差分参照を必要とする。
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