毫米波至太赫兹 SISO 与 MIMO 连续变量量子密钥分发
量子物理
2023-01-13 v1 硬件体系结构
密码学与安全
新兴技术
网络与互联网体系结构
摘要
随着对大带宽需求的指数级增长，思考最佳网络平台以及通信网络中信息的安全与隐私十分重要。具有高载频的毫米波（mm-wave）与太赫兹（THz）被提出作为使能技术，通过提供超宽带宽信号来克服现有通信系统的香农信道容量极限。毫米波与太赫兹还能够构建与光通信系统兼容的无线链路。然而，大多数能在这类频率范围（100GHz-10THz）内合理高效工作的固态组件，尤其是源与探测器，需要低温冷却，这也是大多数量子系统的要求。在此，我们展示当源与探测器在低至 T=4K 的低温下工作时，可实现安全的毫米波与太赫兹 QKD。我们比较了单输入单输出（SISO）与多输入多输出（MIMO）连续变量太赫兹量子密钥分发（CVQKD）方案，并发现 f=100 GHz 至 1 THz 频率范围内存在正的密钥率。此外，我们发现最大传输距离可延长，密钥率在更低温度下可改善，并在 f=100GHz 与 T=4K 下通过使用 1024*1024 天线实现超过 5 km 的最大保密通信距离。我们的结果可能有助于开发下一代安全无线通信系统与量子互联网的努力，应用于从星间与深空到室内与短距通信。
引用
@article{arxiv.2301.04723,
title = {Millimetre-waves to Terahertz SISO and MIMO Continuous Variable Quantum Key Distribution},
author = {Mingqi Zhang and Stefano Pirandola and Kaveh Delfanazari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.04723},
year = {2023}
}