論文の概要: A robust digital receiver architecture for continuous-variable quantum key distribution
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.13090v1
- Date: Fri, 09 Oct 2026 06:44:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-13 04:06:29.436437
- Title: A robust digital receiver architecture for continuous-variable quantum key distribution
- Title（参考訳）: 連続可変量子鍵分布のためのロバストディジタルレシーバアーキテクチャ
- Abstract要約: デュアルパスディジタルヘテロダイン受信機に基づく新しい演算子再構成手法を提案する。
この研究は、将来の高性能で高度にセキュアなデジタル連続可変量子鍵分布システムのための、しっかりとした理論とアルゴリズムの基礎を築いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.126710697156913
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Continuous-variable quantum key distribution utilizes advanced digital signal processing techniques to mitigate channel impairments, driving the progress of high-performance quantum secure communications. Specifically, digital heterodyne receivers are commonly implemented using down-conversion algorithms to detect both components simultaneously where the signal is modulated onto an intermediate frequency to avoid low-frequency noise and bypass stringent optical phase-locking requirements. However, a rigorous analysis of the quantum security implications of the digital down-conversion algorithm remains absent. In this paper, we investigate the algorithm process from the perspective of quantum operator evolution, revealing that the frequency folding effect inherent in down-conversion inevitably mixes the image-frequency information into the baseband signal. To address this issue, we propose a novel operator reconstruction detection scheme based on dual-path digital heterodyne receiver. By performing a non-equal weighted combination of the output operators along two optical paths in the digital domain, this scheme perfectly cancels out the image-frequency operator physically. The robust receiver architecture preserves the baseband noise-suppression advantages, inherently achieves perfect mode balancing for asymmetric optical detection losses, and fundamentally closes the image-frequency crosstalk. Practical experiments have validated the feasibility of the proposed architecture and its effective suppression of image-frequency noise, achieving a performance of 11.4 Mbps @ 42 km. This work lays a solid theoretical and algorithmic foundation for future high-performance, highly secure digital continuous-variable quantum key distribution systems.
- Abstract（参考訳）: 連続可変量子鍵分布は、高度なデジタル信号処理技術を用いてチャネル障害を軽減し、高性能な量子セキュア通信の進展を誘導する。
具体的には、デジタルヘテロダイン受信機をダウンコンバージョンアルゴリズムを用いて実装し、信号が中間周波数に変調された両方の成分を同時に検出し、低周波ノイズを回避し、光位相同期要求をバイパスする。
しかし、デジタルダウンコンバージョンアルゴリズムの量子セキュリティに関する厳密な分析はいまだに残っていない。
本稿では、量子演算子の進化の観点からアルゴリズムの過程を考察し、ダウンコンバージョンに固有の周波数畳み込み効果が、必然的に画像周波数情報をベースバンド信号に混合することを明らかにする。
この問題に対処するために,デュアルパスディジタルヘテロダイン受信機に基づく新しい演算子再構成手法を提案する。
ディジタル領域内の2つの光路に沿って出力演算子の非等重結合を行うことにより、このスキームは画像周波数演算子を物理的に完全にキャンセルする。
頑健な受信機アーキテクチャは、ベースバンドノイズ抑圧の利点を保ち、本質的に非対称な光検出損失に対して完璧なモードバランスを実現し、画像周波数クロストークを根本的に閉鎖する。
提案手法の有効性と画像周波数ノイズの効果的抑制を実証し、11.4Mbps@42kmの性能を達成した。
この研究は、将来の高性能で高度にセキュアなデジタル連続可変量子鍵分布システムのための、しっかりとした理論とアルゴリズムの基礎を築いた。
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