論文の概要: Multimode continuous-variable quantum key distribution with CMOS-compatible photonic-electronic integration
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.35410v1
- Date: Mon, 26 Oct 2026 13:22:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-29 18:16:20.704201
- Title: Multimode continuous-variable quantum key distribution with CMOS-compatible photonic-electronic integration
- Title（参考訳）: CMOS互換光電子集積型マルチモード連続可変量子鍵分布
- Abstract要約: CMOS互換の光電子多モード連続可変QKDアーキテクチャを、偏光多重化を2モードの例として用いた。
パイロット支援による一元的デジタルリカバリは、アクティブな光偏光制御の必要性を排除し、マルチモードセキュリティ分析はモードクロストークを考慮に入れている。
10kmを超える展開繊維の平均有限サイズシークレットキーレートは6.69Mbit/sであり、同じデジタルに回収されたデータから単モード解析を12%上回っている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2708544182385197
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Multiplexing and photonic-electronic integration offer a route to scalable and high-throughput quantum key distribution (QKD) networks through parallel transmission and compact hardware suited to volume manufacturing. Realizing this route requires multichannel transmitters and receivers, and a security analysis accounting for mode coupling. Here we present a CMOS-compatible photonic-electronic multimode continuous-variable QKD architecture, using polarization multiplexing as a two-mode example. Silicon-photonic transmitter and receiver chips prepare and detect two polarization modes in parallel. The receiver is co-integrated with a dual-channel 28-nm CMOS transimpedance amplifier, providing shot-noise clearances exceeding 20 dB in both channels. Pilot-assisted unitary digital recovery removes the need for active optical polarization control, while a multimode security analysis accounts for the mode crosstalk. At 2 percent residual crosstalk, the multimode analysis extends the simulated secure distance from 39 to 84 km, near the crosstalk-free limit of 89 km. Over 10 km of deployed fibre, the mean total finite-size secret-key rate estimate is 6.69 Mbit/s, 12 percent above the single-mode analysis from the same digitally recovered data. These results establish a route to scalable multimode quantum-secured networks built on technology suited to mass production.
- Abstract（参考訳）: 多重化とフォトニック電子統合は、並列伝送とボリューム製造に適したコンパクトハードウェアを通じて、スケーラブルで高スループットの量子キー分散(QKD)ネットワークへの経路を提供する。
この経路を実現するには、マルチチャネル送信機と受信機が必要である。
ここでは2モードの例として偏光多重化を用いたCMOS互換光電子多モード連続可変QKDアーキテクチャを提案する。
シリコンフォトニックトランスミッタとレシーバチップは、2つの偏光モードを並列に準備して検出する。
受信機はデュアルチャネル28nmCMOSトランスインピーダンス増幅器と統合され、両方のチャネルで20dBを超えるショットノイズクリアランスを提供する。
パイロット支援による一元的デジタルリカバリは、アクティブな光偏光制御の必要性を排除し、マルチモードセキュリティ分析はモードクロストークを考慮に入れている。
残りの2パーセントのクロストークにおいて、マルチモード解析はシミュレーションされた安全な距離を39kmから84kmまで延長し、クロストークのない極限は89kmである。
10kmを超える展開繊維の平均有限サイズシークレットキーレートは6.69Mbit/sであり、同じデジタルに回収されたデータから単モード解析を12%上回っている。
これらの結果は、大量生産に適した技術に基づいて構築されたスケーラブルなマルチモード量子セキュアネットワークへの経路を確立する。
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