基于时间纠缠的量子密钥分发中非理想光子探测器下的信息速率
信息论
2023-01-04 v3 math.IT
量子物理
摘要
我们提出了量化光子探测器缺陷对基于时间纠缠的量子密钥分发（QKD）中可达秘密密钥速率影响的新方法。我们讨论了光子探测时间抖动、探测器停机时间以及光子暗计数，并展示了它们各自以不同方式降低最大可达秘密密钥速率。我们首先采用标准的离散无记忆信道（DMC）模型，以获得由时间抖动引起的互信息损失的良好界，随后引入一种基于马尔可夫链（MC）的新模型来刻画探测器停机时间的影响，并展示其如何为密钥生成过程引入记忆性。最后，我们提出一种在分析中包含暗计数的新方法，表明在使用常见的脉冲位置调制（PPM）进行密钥生成时，暗计数尤其有害。我们的结果表明，在使用PPM进行QKD时，这三种缺陷会显著降低可达秘密密钥速率。此外，我们的主要成果之一是为实验人员提供了工具，以根据探测器规格预测其系统的可达秘密密钥速率。
引用
@article{arxiv.2207.04146,
title = {Information Rates with Non Ideal Photon Detectors in Time-Entanglement Based QKD},
author = {Dunbar Birnie and Christopher Cheng and Emina Soljanin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.04146},
year = {2023}
}
备注
Corrections and revisions were made to plots and formulas in section IV, with smaller revisions to sections III.E and VII, and with cosmetic improvements to most plots. Clarification has been added regarding mutual consideration of jitter and down time