elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Impressum | Datenschutz | Kontakt | English
Schriftgröße: [-] Text [+]

The Throughput Bottleneck of Quantum-Secure Communication Links: Analysis and Mitigation

Guerra Yanez, Carlos und Mederos Barrera, Antonio und De Marco, Innocenzo und Orsucci, Davide und Moll, Florian und Ghassemlooy, Zabih und Zvanovec, Stanislav (2024) The Throughput Bottleneck of Quantum-Secure Communication Links: Analysis and Mitigation. IEEE Transactions on Communications, 72 (10), Seiten 6416-6426. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/TCOMM.2024.3394746. ISSN 0090-6778.

[img] PDF - Nur DLR-intern zugänglich - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
11MB

Offizielle URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/10509854

Kurzfassung

The use of quantum key distribution (QKD) to improve security may impact the quality of service (Qos) of high rate classical data links. The key generation process with an empty buffer can be modeled as a queuing system, and data throughput limits can be determined using queueing theory to assess the impact on the QoS. The proposed key generation model is based on an on-demand paradigm. Based on the results of this study, a discrete variable (DV)-QKD-secured link could be designed using the data rate bounds to guarantee a given QoS. Furthermore, we validate the derived bounds by comparing the theoretical derivations with simulations. We show that in a one-time-pad system, the achievable throughput approaches 0.59 times the secret key rate as the key length increases. In the case of a key scheme with key reuse, the throughput is asymptotically linear with the number of key reuses, and the slope of the curve corresponds to the secret key rate multiplied by a function of the protocol and channel characteristics. The analysis is carried out on optical fiber and free-space links.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/207640/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:The Throughput Bottleneck of Quantum-Secure Communication Links: Analysis and Mitigation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Guerra Yanez, CarlosCzech Technical UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mederos Barrera, AntonioUniversity of Las Palmas de Gran CanariaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
De Marco, Innocenzoinnocenzo.demarco (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-7247-4764170065939
Orsucci, DavideDavide.Orsucci (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moll, FlorianFlorian.Moll (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ghassemlooy, ZabihNorthumbria UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zvanovec, StanislavCzech Technical UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:29 April 2024
Erschienen in:IEEE Transactions on Communications
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:72
DOI:10.1109/TCOMM.2024.3394746
Seitenbereich:Seiten 6416-6426
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:0090-6778
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Throughput, Encryption, Quantum computing, Quality of service, Queueing analysis, Ciphers, Protocols
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Kommunikation, Navigation, Quantentechnologien
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R KNQ - Kommunikation, Navigation, Quantentechnologie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Quantenkryptografie mit Satelliten
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Kommunikation und Navigation > Optische Satellitenlinks
Hinterlegt von: De Marco, Innocenzo
Hinterlegt am:22 Okt 2024 14:49
Letzte Änderung:22 Okt 2024 14:49

Nur für Mitarbeiter des Archivs: Kontrollseite des Eintrags

Blättern
Suchen
Hilfe & Kontakt
Informationen
electronic library verwendet EPrints 3.3.12
Gestaltung Webseite und Datenbank: Copyright © Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Alle Rechte vorbehalten.