Enhancement of Key Generation Rate in QKD systems using dual branch PNR detectors
The presentation will be in English / La présentation sera en anglais.
Enhancement of Key Generation Rate in QKD systems using dual branch PNR detectors
Abstract: A new architecture based on dual-branch photon-number-resolving (DB-PNR) detectors for the receiver in the hybrid quantum key distribution (QKD) is introduced. DB-PNR scheme empowers the receiver to detect both quadratures of the coherent state simultaneously. Our results show that using DB-PNR detectors, the key generation rate (KGR) is almost doubled as compared to homodyne detection which detects only one quadrature at a time. The mutual information is enhanced by around 0.85 bits/symbol using DB-PNR as compared to heterodyne detection. DB-PNR is also found to outperform the heterodyne detection against Eve’s individual and collective attacks. PNR-based detection schemes require less local oscillator (LO) power compared to homodyne/heterodyne detection schemes and thereby, the power efficiency of the receiver is enhanced.
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Amélioration du taux de génération de clés dans les systèmes QKD à l'aide de détecteurs PNR à double branche
Résumé : Une nouvelle architecture basée sur des détecteurs à double branche de résolution du nombre de photons (DB-PNR) pour le récepteur dans la distribution de clés quantiques hybride (QKD) est introduite. Le schéma DB-PNR permet au récepteur de détecter simultanément les deux quadratures de l'état cohérent. Nos résultats montrent qu'en utilisant des détecteurs DB-PNR, le taux de génération de clés (KGR) est presque doublé par rapport à la détection homodyne qui ne détecte qu'une seule quadrature à la fois. L'information mutuelle est améliorée d'environ 0,85 bits/symbole en utilisant DB-PNR par rapport à la détection hétérodyne. Il a également été constaté que DB-PNR surpasse la détection hétérodyne contre les attaques individuelles et collectives d'Eve. Les schémas de détection basés sur PNR nécessitent moins de puissance d'oscillateur local (LO) par rapport aux schémas de détection homodyne/hétérodyne et, par conséquent, l'efficacité énergétique du récepteur est améliorée.
Amir Hossein Yazdanpour (PhD student at McMaster in Prof. Kumar’s team)
About / A propos
The High Throughput and Secure Networks (HTSN) Challenge program is hosting regular virtual seminar series to promote scientific information sharing, discussions, and interactions between researchers.
Le programme Réseaux Sécurisés à Haut Débit (RSHD) organise régulièrement des séries de séminaires virtuels pour promouvoir le partage d’informations scientifiques, les discussions et les interactions entre chercheurs.
Date and Time
Location
Hosts
Registration
- Date: 18 Feb 2025
- Time: 01:00 PM to 02:00 PM
- All times are (UTC-05:00) Eastern Time (US & Canada)
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- Contact Event Hosts
- Co-sponsored by National Research Council, Canada. Optonique.
- Starts 05 February 2025 12:00 AM
- Ends 18 February 2025 11:00 AM
- All times are (UTC-05:00) Eastern Time (US & Canada)
- No Admission Charge
Speakers
Amir Hossein Yazdanpour of McMaster in Prof. Kumar’s team
Enhancement of Key Generation Rate in QKD systems using dual branch PNR detectors
Abstract:
A new architecture based on dual-branch photon-number-resolving (DB-PNR) detectors for the receiver in the hybrid quantum key distribution (QKD) is introduced. DB-PNR scheme empowers the receiver to detect both quadratures of the coherent state simultaneously. Our results show that using DB-PNR detectors, the key generation rate (KGR) is almost doubled as compared to homodyne detection which detects only one quadrature at a time. The mutual information is enhanced by around 0.85 bits/symbol using DB-PNR as compared to heterodyne detection. DB-PNR is also found to outperform the heterodyne detection against Eve’s individual and collective attacks. PNR-based detection schemes require less local oscillator (LO) power compared to homodyne/heterodyne detection schemes and thereby, the power efficiency of the receiver is enhanced.
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Résumé : Une nouvelle architecture basée sur des détecteurs à double branche de résolution du nombre de photons (DB-PNR) pour le récepteur dans la distribution de clés quantiques hybride (QKD) est introduite. Le schéma DB-PNR permet au récepteur de détecter simultanément les deux quadratures de l'état cohérent. Nos résultats montrent qu'en utilisant des détecteurs DB-PNR, le taux de génération de clés (KGR) est presque doublé par rapport à la détection homodyne qui ne détecte qu'une seule quadrature à la fois. L'information mutuelle est améliorée d'environ 0,85 bits/symbole en utilisant DB-PNR par rapport à la détection hétérodyne. Il a également été constaté que DB-PNR surpasse la détection hétérodyne contre les attaques individuelles et collectives d'Eve. Les schémas de détection basés sur PNR nécessitent moins de puissance d'oscillateur local (LO) par rapport aux schémas de détection homodyne/hétérodyne et, par conséquent, l'efficacité énergétique du récepteur est améliorée.
Biography:
Amir Yazdanpour is a Ph.D. student in Electrical Engineering at McMaster University, specializing in quantum communication, optical signal processing, and digital signal processing (DSP). His research focuses on advancing Quantum Key Distribution (QKD) protocols, including photon-number-resolving (PNR) detection schemes, mutual information analysis, and security against eavesdropping attacks. With expertise in optical communication systems and signal processing techniques, Amir aims to enhance the efficiency, security, and scalability of quantum cryptographic systems.
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Amir Yazdanpour est doctorant en génie électrique à l'Université McMaster, spécialisé dans la communication quantique, le traitement du signal optique et le traitement du signal numérique (DSP). Ses recherches portent sur l'avancement des protocoles de distribution de clés quantiques (QKD), notamment les schémas de détection à résolution de nombre de photons (PNR), l'analyse mutuelle des informations et la sécurité contre les attaques par écoute clandestine. Fort de son expertise dans les systèmes de communication optique et les techniques de traitement du signal, Amir vise à améliorer l'efficacité, la sécurité et l'évolutivité des systèmes cryptographiques quantiques.
Due to limited spaces onlines, registered IEEE members will get priority to access the webinar. / En raison du nombre limité de places en ligne, les membres de l'IEEE inscrits seront prioritaires pour accéder au webinaire.