論文の概要: Fully integrated continuous-variable quantum key distribution with composable security over 100 km
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.29200v1
- Date: Sat, 29 Aug 2026 11:22:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-01 18:31:30.875247
- Title: Fully integrated continuous-variable quantum key distribution with composable security over 100 km
- Title（参考訳）: 100kmを超える構成可能なセキュリティを持つ完全統合連続可変量子鍵分布
- Abstract要約: 量子鍵分布(QKD)は、物理法則によって情報理論のセキュリティを保証する。
我々は,2つのハイブリッドIII-V/Si$_3$N$_4$集積レーザ,シリコン送信機,シリコンコヒーレント受信機を実装したCV-QKDプラットフォームについて報告する。
ベイズ機械学習アルゴリズムは、構成可能なセキュリティに必要な長いレコードを通して堅牢なフェーズロックを維持する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.622323502029738
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum key distribution (QKD) guarantees information-theoretic security by the laws of physics, but deployment at scale requires compact, manufacturable photonic terminals. Continuous-variable QKD (CV-QKD) is well suited for this transition through telecom-compatible, room-temperature coherent detection. However, unifying full on-chip core terminal integration, room-temperature operation, high loss tolerance, and composable end-to-end security in long-distance QKD remains a key bottleneck. Here we report a fully integrated CV-QKD platform in which two hybrid III--V/Si$_3$N$_4$ integrated lasers, a silicon transmitter, and a silicon coherent receiver implement the core terminal functions, operating with a local local oscillator (LLO) over fibre links of 25--150 km. A Bayesian machine-learning algorithm maintains robust phase lock throughout the long records required for composable security, consistently outperforming the conventional unscented Kalman filter, while rate-matched multidimensional reconciliation approaches the Shannon limit. The system certifies a composable finite-size secret-key rate of 29.3 kbps at 100 km from a 140-billion-symbol block, with 12.9 kbps at 125 km under finite-size analysis and 9.17 kbps at 150 km under asymptotic analysis. By establishing the longest finite-size and asymptotic reaches and the highest secret-key rate per symbol reported for integrated CV-QKD, this work advances the development of practical chip-based quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 量子鍵分布(QKD)は物理法則によって情報理論上のセキュリティを保証するが、大規模に展開するにはコンパクトで製造可能なフォトニック端末が必要である。
連続可変QKD(CV-QKD)は、テレコム互換で室温コヒーレント検出によるこの遷移に適している。
しかし、長距離QKDにおける完全なオンチップコア端末の統合、室温操作、高損失耐性、構成可能なエンドツーエンドセキュリティは、依然として重要なボトルネックである。
本稿では,2つのハイブリッドIII-V/Si$_3$N$_4$集積レーザ,シリコン送信機,シリコンコヒーレント受信機を,25～150kmのファイバーリンク上で局所発振器(LLO)で動作させてコア端子機能を実装するCV-QKDプラットフォームについて報告する。
ベイズ機械学習アルゴリズムは、構成可能なセキュリティに必要な長いレコードを通して堅牢な位相ロックを維持し、従来からあるカルマンフィルタを一貫して上回り、レートマッチングされた多次元和解はシャノン限界に近づいた。
このシステムは、140ビリオンシンボルブロックから100kmで29.3kbps、125kmで125kmで12.9kbps、150kmで9.17kbpsの合成可能な有限サイズ秘密鍵レートを認証する。
CV-QKDに統合されたシンボル当たりの最長有限サイズおよび漸近的なリーチと最高秘密鍵レートを確立することで、この研究は実用的なチップベースの量子ネットワークの開発を前進させる。
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