Quantum key distribution with continuous variables already uses advantageous high-speed single-mode homodyne detection with low electronic noise at room temperature. Together with continuous-variable information encoding to nonclassical states, the distance for secure key transmission through lossy channels can approach 300 km in current optical fibers. Such protocols tolerate higher channel noise and also limited data processing efficiency compared to coherent-state protocols. The secret key rate can be further increased by increasing the system clock rates, and, further, by a suitable frequency-mode-multiplexing of optical transmission channels. However, the multiplexed modes couple together in the source or any other part of the protocol. Therefore, multiplexed communication will experience cross talk and the gain can be minuscule. Advantageously, homodyne detectors allow solving this cross-talk problem by proper data processing. It is a potential advantage over protocols with single-photon detectors, which do not enable similar data processing techniques. We demonstrate the positive outcome of this methodology on the experimentally characterized frequency-multiplexed entangled source of femtosecond optical pulses with natural cross talk between eight entangled pairs of modes. As the main result, we predict the almost 15-fold higher secret key rate. This experimental test and analysis of frequency-multiplexed entanglement source open the way for the field implementation of high-capacity quantum key distribution with continuous variables.

中文翻译：

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用于连续可变量子密钥分配的频率复用纠缠

具有连续变量的量子密钥分配已经使用了有利的高速单模零差检测，在室温下具有低电子噪声。加上对非经典状态的连续可变信息编码，在当前光纤中，通过有损信道进行安全密钥传输的距离可以接近 300 公里。与相干状态协议相比，此类协议容忍更高的信道噪声和有限的数据处理效率。通过增加系统时钟速率，以及进一步通过光传输通道的适当频率模式复用，可以进一步增加密钥速率。然而，复用模式在源或协议的任何其他部分耦合在一起。因此，多路复用通信会遇到串扰，并且增益可能很小。有利地，零差检测器允许通过适当的数据处理来解决这个串扰问题。与单光子探测器的协议相比，这是一个潜在的优势，单光子探测器无法启用类似的数据处理技术。我们证明了这种方法对飞秒光脉冲的实验表征的频率多路复用纠缠源的积极结果，在八对纠缠模式之间具有自然串扰。作为主要结果，我们预测密钥率几乎高出 15 倍。这种频率复用纠缠源的实验测试和分析为大容量连续变量量子密钥分发的现场实现开辟了道路。与单光子探测器的协议相比，这是一个潜在的优势，单光子探测器无法启用类似的数据处理技术。我们证明了这种方法对飞秒光脉冲的实验表征的频率多路复用纠缠源的积极结果，在八对纠缠模式之间具有自然串扰。作为主要结果，我们预测密钥率几乎高出 15 倍。这种频率复用纠缠源的实验测试和分析为大容量连续变量量子密钥分发的现场实现开辟了道路。与单光子探测器的协议相比，这是一个潜在的优势，单光子探测器无法启用类似的数据处理技术。我们证明了这种方法对飞秒光脉冲的实验表征的频率多路复用纠缠源的积极结果，在八对纠缠模式之间具有自然串扰。作为主要结果，我们预测密钥率几乎高出 15 倍。这种频率复用纠缠源的实验测试和分析为大容量连续变量量子密钥分发的现场实现开辟了道路。我们证明了这种方法对飞秒光脉冲的实验表征的频率多路复用纠缠源的积极结果，在八对纠缠模式之间具有自然串扰。作为主要结果，我们预测密钥率几乎高出 15 倍。这种频率复用纠缠源的实验测试和分析为大容量连续变量量子密钥分发的现场实现开辟了道路。我们证明了这种方法对飞秒光脉冲的实验表征的频率多路复用纠缠源的积极结果，在八对纠缠模式之间具有自然串扰。作为主要结果，我们预测密钥率几乎高出 15 倍。这种频率复用纠缠源的实验测试和分析为大容量连续变量量子密钥分发的现场实现开辟了道路。