論文の概要: Single-sideband-interference twin-field quantum key distribution without global phase locking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.27792v1
- Date: Fri, 26 Jun 2026 07:24:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-29 18:24:25.406789
- Title: Single-sideband-interference twin-field quantum key distribution without global phase locking
- Title（参考訳）: 大域位相ロックのないシングルサイドバンド干渉ツインフィールド量子鍵分布
- Authors: Xingjian Li, Bingkun Wang, Jianyong Hu, Jianqiang Liu, Shuxiao Wu, Guosheng Feng, Zhixing Qiao, Changgang Yang, Ruiyun Chen, Chengbing Qin, Guofeng Zhang, Liantuan Xiao, Suotang Jia,
- Abstract要約: ツインフィールド量子鍵分布(TF QKD)は、リピータレス量子リンクの基本速度損失限界を克服することができる。
この研究により、TF QKDの干渉は2つの独立した光パルスの瞬時位相アライメントのみに依存することが明らかになった。
グローバル位相ロックを排除したシングルサイドバンド干渉TF-QKDプロトコルを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.957096198264831
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Twin-field quantum key distribution (TF QKD) can overcome the fundamental rate loss limit of repeaterless quantum links, but its practical deployment has long been hindered by the requirement of global phase locking between two independent lasers. By revisiting the fundamental principles of optical interference, this work reveals that interference in TF QKD inherently relies only on the instantaneous phase alignment of two independent optical pulses at the moment they temporally overlap, rather than on continuous global phase synchronization. Guided by this insight, we propose and demonstrate a single-sideband-interference TF-QKD protocol that eliminates global phase locking. Each user employs an IQ modulator to generate a weak single sideband as the quantum signal, while the intrinsically phase-correlated optical carrier propagates as a real-time phase reference. Carrier interference at the receiver enables real-time phase extraction and feedback compensation for the sidebands. Unlike prior no phase locking approaches requiring second- or microsecond-level coherence, in principle, our scheme reduces this requirement to nanoseconds. We achieve 98% interference visibility over 100.8 km fibre and secure key rates surpassing the PLOB bound in the high-loss regime, providing a simpler route towards practical long-distance quantum communication networks.
- Abstract（参考訳）: ツインフィールド量子鍵分布(TF QKD)は、リピータレス量子リンクの基本的な速度損失限界を克服することができるが、その実践的展開は、2つの独立レーザー間のグローバル位相ロックの要求によって長い間妨げられていた。
この研究は、光干渉の基本原理を再考することによって、TF QKDにおける干渉は、連続的な大域的な位相同期ではなく、時間的に重なる2つの独立光パルスの瞬間的な位相アライメントにのみ依存していることを明らかにする。
この知見に導かれて、グローバル位相ロックを排除したシングルサイドバンド干渉TF-QKDプロトコルを提案し、実証する。
各ユーザはIQ変調器を使用して量子信号として弱いシングルサイドバンドを生成し、本質的に位相関連光学キャリアはリアルタイム位相参照として伝搬する。
受信機におけるキャリア干渉は、サイドバンドのリアルタイム位相抽出とフィードバック補償を可能にする。
従来の非位相ロック法とは異なり、原理的には、この要求をナノ秒に還元する。
100.8kmのファイバー上で98%の干渉可視性を実現し,PLOBを超えるセキュアな鍵レートを実現し,実用的な長距離量子通信ネットワークへの簡単な経路を提供する。
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