Selesaikan Masalah Detektor Foton Tunggal

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Universitas Shenzhen Universitas Teknologi Cina Selatan

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Masalah detektor foton tunggal (SPD) muncul di sebagian besar tugas kuantum, terutama untuk mengukur keadaan melalui saluran yang sangat hilang. Mereka sangat menonjol dalam distribusi kunci kuantum (QKD), yang mungkin merupakan penerapan paling signifikan dalam teori informasi kuantum. Dalam beberapa tahun terakhir, jarak QKD telah ditingkatkan secara dramatis tetapi masih dibatasi karena tingkat kesalahan bit (QBER) yang disebabkan oleh penghitungan gelap SPD akan menjadi tidak terkendali seiring bertambahnya jarak. Jika masalah ini dapat diselesaikan, QKD dapat diimplementasikan dalam jarak jauh. Namun, solusi sebelumnya sering kali menghasilkan persyaratan yang tidak praktis seperti superkonduktor sementara solusi tersebut hanya dapat mengurangi laju penghitungan gelap ke tingkat yang sangat rendah. Dalam makalah ini, kami memecahkan masalah SPD hanya dengan teknologi saat ini. Meskipun teorema tanpa kloninglah yang mencegah suatu keadaan diukur beberapa kali untuk mendapatkan hasil yang lebih dapat diandalkan, kami mengusulkan skema yang menghindari teorema tanpa kloning dalam tugas-tugas tertentu untuk memungkinkan satu keadaan digunakan beberapa kali. Skema ini menunjukkan bahwa detektor yang tidak sempurna dapat memberikan hasil yang hampir sempurna, yaitu, QBER yang disebabkan oleh penghitungan gelap dapat dikurangi hingga sangat rendah, sementara itu, efisiensi detektif dapat ditingkatkan hingga sangat tinggi. Akibatnya, jarak QKD tidak lagi dibatasi oleh SPD yang tidak sempurna dan dapat ditingkatkan dari ratusan kilometer menjadi ribuan tanpa detektor teknologi tinggi. Selain itu, skema serupa dapat diterapkan untuk mengurangi kesalahan pengukuran atau meningkatkan kinerja sumber. Terakhir, perlu dicatat bahwa meskipun makalah ini terutama dibahas dalam konteks QKD, skema kami adalah skema independen yang dapat digunakan dalam protokol lain di mana pun SPD digunakan.

Memecahkan masalah detektor foton tunggal PlatoBlockchain Data Intelligence. Pencarian Vertikal. Ai.

Gambar unggulan: Diagram alir skema

Ringkasan populer

Makalah ini memecahkan masalah detektor foton tunggal, termasuk efek hitungan gelap, efisiensi detektif, dan lain-lain, tanpa detektor teknologi tinggi dengan menghindari teorema tanpa kloning dalam tugas-tugas tertentu. Hal ini menunjukkan bahwa masalah seperti itu mungkin tidak penting dalam tugas informasi kuantum tertentu.

► data BibTeX

@article{Shu2023solvesinglephoton, doi = {10.22331/q-2023-11-21-1187}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-11-21-1187}, title = {Selesaikan single masalah detektor foton}, penulis = {Shu, Hao}, jurnal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, penerbit = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften }}, volume = {7}, halaman = {1187}, bulan = nov, tahun = {2023} }

► Referensi

[1] C. H. Bennett dan G. Brassard. “Kriptografi kuantum: Distribusi kunci publik dan pelemparan koin”. Dalam Prosiding Konferensi Internasional IEEE tentang Komputer (1984).
https: / / doi.org/ 10.1016 / j.tcs.2014.05.025

[2] A.K.Ekert. “Kriptografi kuantum berdasarkan teorema lonceng”. Tinjauan Fisik Surat 67, 661–663 (1991).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.67.661

[3] C.H.Bennet. “Kriptografi kuantum menggunakan dua keadaan nonortogonal”. Tinjauan Fisik Surat 68, 3121 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.3121

[4] C. Bennett, G. Brassard, dan N. Mermin. “Kriptografi kuantum tanpa teorema lonceng”. Tinjauan Fisik Surat 68, 557–559 (1992).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.68.557

[5] L. Goldenberg dan L. Vaidman. “Kriptografi kuantum berdasarkan keadaan ortogonal”. Surat Tinjauan Fisik 75, 1239–1243 (1995).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.75.1239

[6] M. Lucamarini, ZL Yuan, JF Dynes, dan AJ Shields. “Mengatasi batas laju-jarak distribusi kunci kuantum tanpa repeater kuantum”. Alam 557, 400–403 (2018).
https://doi.org/10.1038/s41586-018-0066-6

[7] PW Shor dan J. Preskill. “Bukti sederhana keamanan protokol distribusi kunci kuantum bb84”. Tinjauan Fisik Surat 85, 441–444 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.441

[8] XF Ma, P. Zeng, dan HY Zhou. “Distribusi kunci kuantum pencocokan fase”. Review Fisik X 8 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevx.8.031043

[9] HK Lo, M. Curty, dan B. Qi. “Distribusi kunci kuantum yang tidak bergantung pada perangkat pengukuran”. Surat Tinjauan Fisik 108 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.108.130503

[10] H.Shu. “Distribusi kunci kuantum berdasarkan pengkodean keadaan ortogonal”. Jurnal Internasional Fisika Teoritis 61 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10773-022-05257-w

[11] H.Shu. “Protokol distribusi kunci kuantum persiapan-pengukuran yang optimal secara asimtotik”. Jurnal Internasional Fisika Teoritis 62 (2023).
https://doi.org/10.1007/s10773-023-05447-0

[12] D. Gottesman, H. K. Lo, N. Lütkenhaus, dan J. Preskill. “Keamanan distribusi kunci kuantum dengan perangkat yang tidak sempurna”. Informasi dan Komputasi Kuantum 4, 325–360 (2004).
https: / / doi.org/ 10.26421 / QIC4.5-1

[13] WH Jiang, JH Liu, Y. Liu, G. Jin, J. Zhang, dan JW Pan. “Detektor foton tunggal ingaas/inp gerbang gelombang sinus 1.25GHz dengan sirkuit pembacaan yang terintegrasi secara monolitik”. Surat Optik 42, 5090–5093 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OL.42.005090

[14] M. A. Albota dan F. N. C. Wong. “Penghitungan foton tunggal yang efisien pada 1.55 um melalui peningkatan konversi frekuensi”. Surat Optik 29, 1449–1451 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OL.29.001449

[15] L.X. Kamu. “Detektor foton tunggal kawat nano superkonduktor untuk informasi kuantum”. Nanofotonik 9, 2673–2692 (2020).
https:///doi.org/10.1515/nanoph-2020-0186

[16] Z. Wang, S. Miki, dan M. Fujiwara. “Detektor foton tunggal kawat nano superkonduktor untuk informasi dan komunikasi kuantum”. Jurnal IEEE Topik Pilihan di Quantum Electronics 15, 1741–1747 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1109 / JSTQE.2009.2034616

[17] W. J. Zhang, Q. Jia, L. X. You, X. Ou, H. Huang, L. Zhang, H. Li, Z. Wang, dan X. M. Xie. “Menjenuhkan efisiensi deteksi intrinsik dari detektor foton tunggal kawat nano superkonduktor melalui rekayasa cacat”. Tinjauan Fisik Diterapkan 12, 044040 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.12.044040

[18] S. Pirandola, R. García-Patrón, SL Braunstein, dan S. Lloyd. “Mengarahkan dan membalikkan kapasitas kunci rahasia saluran kuantum”. Surat Tinjauan Fisik 102, 050503 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.102.050503

[19] M. Takeoka, S. Guha, dan M. Wilde. “Pertukaran kerugian tingkat mendasar untuk distribusi kunci kuantum optik”. Komunikasi Alam 5 (2014).
https:///doi.org/10.1038/ncomms6235

[20] S. Pirandola, R. Laurenza, C. Ottaviani, dan L. Banchi. “Batas mendasar komunikasi kuantum tanpa repeater”. Komunikasi Alam 8 (2017).
https:///doi.org/10.1038/ncomms15043

[21] A. Kandala, K. X. Wei, S. Srinivasan, E. Magesan, S. Carnevale, G. A. Keefe, D. Klaus, O. Dial, dan D. C. McKay. “Demonstrasi gerbang knot dengan ketelitian tinggi untuk transmon frekuensi tetap dengan rekayasa penekanan $zz$”. Surat Tinjauan Fisik 127, 130501 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.130501

[22] A. Noiri, K. Takeda, T. Nakajima, T. Kobayashi, A. Sammak, G. Scappucci, dan S. Tarucha. “Gerbang kuantum universal cepat di atas ambang batas toleransi kesalahan dalam silikon”. Alam 601, 338–342 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41586-021-04182-y

[23] H. K. Lo, X. F. Ma, dan K. Chen. “Distribusi kunci kuantum status umpan”. Surat Tinjauan Fisik 94 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1103 / physrevlett.94.230504

[24] H.Shu. “Independenisasi perangkat pengukuran dari protokol distribusi kunci kuantum”. Jurnal Fisika Tiongkok 85, 135–142 (2023).
https:///doi.org/10.1016/j.cjph.2023.06.019

Dikutip oleh

[1] Hao Shu, “Kurangi efek penghitungan gelap dengan mengoptimalkan pengukuran”, arXiv: 2306.10525, (2023).

[2] Hao Shu, Chang-Yue Zhang, Yue-Qiu Chen, Zhu-Jun Zheng, dan Shao-Ming Fei, “Distribusi Kunci Kuantum Melalui Saluran Bising dengan Metode Status Pengujian”, Jurnal Internasional Fisika Teoritis 62 8, 160 (2023).

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2023-11-21 14:36:47). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

Tidak dapat mengambil Crossref dikutip oleh data selama upaya terakhir 2023-11-21 14:36:46: Tidak dapat mengambil data yang dikutip oleh untuk 10.22331 / q-2023-11-21-1187 dari Crossref. Ini normal jika DOI terdaftar baru-baru ini.

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.