Oldja meg az egyfoton detektor problémáit

Oldja meg az egyfoton detektor problémáit

Időbélyeg: 21. november 2023. 9:26

Hao Shu

Shenzhen Egyetem Dél-Kínai Műszaki Egyetem

Érdekesnek találja ezt a cikket, vagy szeretne megvitatni? Scite vagy hagyjon megjegyzést a SciRate-en.

Absztrakt

Az egyfotondetektor (SPD) problémái a legtöbb kvantumfeladatnál jelentkeznek, különösen a nagy veszteségű csatornákon átmenő állapotok mérésénél. Különösen kiemelkedőek a kvantumkulcs-eloszlásban (QKD), amely a kvantuminformáció-elmélet legjelentősebb alkalmazása lehet. Az elmúlt években a QKD távolság drámaian javult, de még mindig korlátozott, mert az SPD sötét számlálói által okozott bithibaarány (QBER) a távolság növekedésével ellenőrizhetetlenné válik. Ha ez a probléma megoldható, a QKD tetszőlegesen nagy távolságokon megvalósítható. A korábbi megoldások azonban gyakran nem praktikus követelményeket támasztanak, például szupravezetőket, miközben a sötét számlálási sebességet csak véges alacsony szintre tudják csökkenteni. Ebben a cikkben csak a mai technológiákkal oldjuk meg az SPD-problémákat. Noha a klónozás tilalma tétele az, amely megakadályozza, hogy egy állapotot többször megmérjenek a megbízhatóbb eredmény elérése érdekében, javasolunk egy olyan sémát, amely bizonyos feladatokban megkerüli a klónozás tilalmát, lehetővé téve egyetlen állapot többszöri alkalmazását. A séma bemutatja, hogy a tökéletlen detektorok közel tökéletes eredményt tudnak adni, vagyis a sötétszámlálás okozta QBER tetszőlegesen alacsonyra csökkenthető, miközben a detektálás hatékonysága tetszőlegesen magasra növelhető. Következésképpen a QKD távolságot már nem korlátozza a tökéletlen SPD, és csúcstechnológiás detektorok nélkül több száz kilométerről több ezerre javítható. Továbbá hasonló sémák alkalmazhatók a mérési hibák csökkentésére vagy a források teljesítményének javítására. Végül érdemes megjegyezni, hogy bár a tanulmányt főként a QKD kontextusában tárgyaljuk, sémánk egy független séma, amely más protokollokban is alkalmazható, ahol SPD-t alkalmaznak.

Oldja meg az egyfoton detektor problémáit PlatoBlockchain Data Intelligence. Függőleges keresés. Ai.

Kiemelt kép: a séma folyamatábrája

Népszerű összefoglaló

A cikk megoldja az egyfoton detektor problémáit, beleértve a sötét számlálási effektusokat, a detektálás hatékonyságát és egyebeket, csúcstechnológiás detektorok nélkül a klónozás tilalma tételének megkerülésével bizonyos feladatokban. Ez azt mutatja, hogy az ilyen problémák nem feltétlenül szükségesek bizonyos kvantuminformációs feladatokban.

► BibTeX adatok

► Referenciák

[1] CH Bennett és G. Brassard. „Kvantum kriptográfia: Nyilvános kulcs elosztása és érmefeldobás”. In Proceedings of IEEE International Conference on Computers (1984).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.tcs.2014.05.025

[2] AK Ekert. „Kvantumkriptográfia a Bell-tételen alapul”. Physical Review Letters 67, 661–663 (1991).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.67.661

[3] CH Bennett. „Kvantumkriptográfia bármely két nem-nortogonális állapot felhasználásával”. Physical Review Letters 68, 3121 (1992).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.68.3121

[4] C. Bennett, G. Brassard és N. Mermin. „Kvantumkriptográfia Harang-tétel nélkül”. Physical Review Letters 68, 557–559 (1992).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.68.557

[5] L. Goldenberg és L. Vaidman. „Ortogonális állapotokon alapuló kvantumkriptográfia”. Physical Review Letters 75, 1239–1243 (1995).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevlett.75.1239

[6] M. Lucamarini, ZL Yuan, JF Dynes és AJ Shields. „A kvantumkulcs-eloszlás sebesség-távolság határának leküzdése kvantumismétlő nélkül”. Nature 557, 400–403 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0066-6

[7] PW Shor és J. Preskill. „A bb84 kvantumkulcs-elosztási protokoll biztonságának egyszerű bizonyítéka”. Physical Review Letters 85, 441–444 (2000).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.85.441

[8] XF Ma, P. Zeng és HY Zhou. „Fázisillesztő kvantumkulcs-eloszlás”. Fizikai Szemle X 8 (2018).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevx.8.031043

[9] HK Lo, M. Curty és B. Qi. „Mérőeszköz-független kvantumkulcs-eloszlás”. Physical Review Letters 108 (2012).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevlett.108.130503

[10] H. Shu. „Ortogonális állapotkódoláson alapuló kvantumkulcs-eloszlás”. International Journal of Theoretical Physics 61 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1007/​s10773-022-05257-w

[11] H. Shu. „Aszimptotikusan optimális előkészítés-mérés kvantumkulcs-elosztási protokoll”. International Journal of Theoretical Physics 62 (2023).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s10773-023-05447-0

[12] D. Gottesman, HK Lo, N. Lütkenhaus és J. Preskill. „A kvantumkulcs-elosztás biztonsága tökéletlen eszközökkel”. Quantum Information and Computation 4, 325–360 (2004).
https://​/​doi.org/​10.26421/​QIC4.5-1

[13] WH Jiang, JH Liu, Y. Liu, G. Jin, J. Zhang és JW Pan. „1.25 GHz-es szinuszos hullámkapuzó ingaas/​inp egyfoton detektor monolitikusan integrált kiolvasó áramkörrel”. Optics Letters 42, 5090–5093 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1364/​OL.42.005090

[14] MA Albota és FNC Wong. „Hatékony egyfoton számlálás 1.55 um-nál a frekvencia-felkonverzió révén”. Optics Letters 29, 1449–1451 (2004).
https://​/​doi.org/​10.1364/​OL.29.001449

[15] LX Te. „Szupravezető nanovezetékes egyfoton detektorok kvantuminformációkhoz”. Nanophotonics 9, 2673–2692 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1515/​nanoph-2020-0186

[16] Z. Wang, S. Miki és M. Fujiwara. „Szupravezető nanovezetékes egyfoton detektorok kvantuminformációkhoz és kommunikációhoz”. IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics 15, 1741–1747 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1109/​JSTQE.2009.2034616

[17] WJ Zhang, Q. Jia, LX You, X. Ou, H. Huang, L. Zhang, H. Li, Z. Wang és XM Xie. „Szupravezető nanovezetékes egyfoton detektorok telítő belső detektálási hatékonysága hibatervezés révén”. Physical Review Applied 12, 044040 (2019).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevApplied.12.044040

[18] S. Pirandola, R. García-Patron, SL Braunstein és S. Lloyd. „Egy kvantumcsatorna titkos kulcsának közvetlen és megfordítása”. Physical Review Letters 102, 050503 (2009).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.102.050503

[19] M. Takeoka, S. Guha és M. Wilde. „Alapvető arány-veszteség kompromisszum az optikai kvantumkulcs-elosztáshoz”. Nature Communications 5 (2014).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms6235

[20] S. Pirandola, R. Laurenza, C. Ottaviani és L. Banchi. „Az átjátszó nélküli kvantumkommunikáció alapvető korlátai”. Nature Communications 8 (2017).
https://​/​doi.org/​10.1038/​ncomms15043

[21] A. Kandala, KX Wei, S. Srinivasan, E. Magesan, S. Carnevale, GA Keefe, D. Klaus, O. Dial és DC McKay. „High-fidelity cnot kapu bemutatása rögzített frekvenciájú transzmonokhoz tervezett $zz$ elnyomással”. Physical Review Letters 127, 130501 (2021).
https://​/​doi.org/​10.1103/​PhysRevLett.127.130501

[22] A. Noiri, K. Takeda, T. Nakajima, T. Kobayashi, A. Sammak, G. Scappucci és S. Tarucha. „Gyors univerzális kvantumkapu a hibatűrési küszöb felett szilíciumban”. Nature 601, 338–342 (2022).
https://​/​doi.org/​10.1038/​s41586-021-04182-y

[23] HK Lo, XF Ma és K. Chen. „Csalista állapotú kvantumkulcs-eloszlás”. Physical Review Letters 94 (2005).
https://​/​doi.org/​10.1103/​physrevlett.94.230504

[24] H. Shu. „Kvantumkulcs-elosztási protokollok mérőeszköz-függetlenítése”. Chinese Journal of Physics 85, 135–142 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1016/​j.cjph.2023.06.019

Idézi

[1] Hao Shu, „Csökkentse a sötét szám hatását a mérések optimalizálásával”, arXiv: 2306.10525, (2023).

[2] Hao Shu, Chang-Yue Zhang, Yue-Qiu Chen, Zhu-Jun Zheng és Shao-Ming Fei, „Quantum Key Distribution Over Noisy Channels by the Testing State Method”, International Journal of Theoretical Physics 62 8, 160 (2023).

A fenti idézetek innen származnak SAO/NASA HIRDETÉSEK (utolsó sikeres frissítés: 2023-11-21 14:36:47). Előfordulhat, hogy a lista hiányos, mivel nem minden kiadó ad megfelelő és teljes hivatkozási adatokat.

Nem sikerült lekérni Az adatok által hivatkozott kereszthivatkozás utolsó próbálkozáskor 2023-11-21 14:36:46: Nem sikerült lekérni a 10.22331/q-2023-11-21-1187 hivatkozás által hivatkozott adatokat a Crossref-től. Ez normális, ha a DOI-t nemrég regisztrálták.

Ez a tanulmány a Quantumban jelent meg Creative Commons Nevezd meg 4.0 International (CC BY 4.0) engedély. A szerzői jog az eredeti szerzői jog tulajdonosainál marad, például a szerzőknél vagy intézményeiknél.

Időbélyeg:

Még több Quantum Journal