Статья

Название статьи ОСОБЕННОСТИ ОБНАРУЖЕНИЯ ОДНОФОТОННОГО ИМПУЛЬСА В СИСТЕМЕ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА
Автор А.П. Плёнкин, Бридж Б. Гупта
Рубрика РАЗДЕЛ III. РАДИОТЕХНИКА И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ
Месяц, год 05, 2017
Индекс УДК 621.396.624
DOI
Аннотация Среди успешно реализованных коммерческих образцов систем квантового распределения ключа (КРК) выгодно выделяются волоконно-оптические системы с фазовым кодированием состояний фотонов, которые построены по схеме с автоматической компенсацией поляризационных искажений. Такие системы квантового распределения ключа заре-комендовали себя как комплексы со стабильной работой в режиме выработки ключевого материала. В состав автокомпенсационной системы КРК входят две станции, соединенные между собой волоконно-оптической линией связи (квантовый канал). Исследована волоконно-оптическая двухпроходная система квантового распределения ключа (СКРК) с фазовым кодированием состояний фотонов в режиме синхронизации приемо-передающей и кодирующей станций. Система квантового распределения ключа построена на основе схе-мы с автоматической компенсацией поляризационных искажений. В качестве устройств детектирования оптического излучения применяются однофотонные лавинные фотодиоды (ОЛФД). Оценено влияние параметров применяемых в СКРК детекторов оптического излучения на вероятностные и временные характеристики обнаружения временного интервала с ослабленным оптическим импульсом в режиме синхронизации. Приведена методика проектирования процесса обнаружения временного интервала с оптическим импульсом в процессе синхронизации с учётом особенностей применяемых в СКРК ОЛФД. Цель исследований состоит в оценке влияния изменяющихся параметров аппаратуры синхронизации СКРК на вероятностные и временные характеристики обнаружения временного интервала, содержащего оптический синхроимпульс. Описан разработанный алгоритм синхронизации СКРК, учитывающий время для восстановления рабочего состояния ОЛФД после регистрации фотона в процессе синхронизации. Проведен анализ результатов компьютерного моделирования процесса обнаружения временного интервала с учетом изменяющихся параметров применяемых в системах квантового распределения ключа ОЛФД.

Скачать в PDF

Ключевые слова Квантовое распределение ключа; однофотонный лавинный фотодиод; синхронизация; алгоритм; вероятность обнаружения; сигнальный временной интервал.
Библиографический список 1. Gisin N. et al. Quantum cryptography // Rev. Mod. Phys. – 2002. – Vol. 74, No. 1. – P. 145-195.
2. Bennet C.H. et. al. Experimental quantum cryptography // J. Cryptol. – 1992. – Vol. 5. – P. 3-28.
3. Stucki D. et. al. Quantum Key Distribution over 67 km with a plug & play system // Quantum Phys. – 2002. – P. 8.
4. Makarov V. Quantum cryptography and quantum cryptanalysis // Science and Technology.
– 2007. – № March. – P. 1-158.
5. Румянцев К.Е. Системы квантового распределения ключа: монография. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ, 2011. – 264 с.
6. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Безопасность режима синхронизации системы квантового распределения ключей // Известия ЮФУ. Технические науки. – 2015. – № 5 (166). – С. 135-153.
7. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Экспериментальные испытания телекоммуникационной сети с интегрированной системой квантового распределения ключей // Телекоммуникации. – 2014. – Т. № 10. – С. 11-16.
8. Kurochkin V., Zverev A., Kurochkin J., Riabtzev I., Neizvestnyi I. Quantum Cryptography Ex-perimental Investigations // Photonics. – 2012. – No. 5. – P. 54-66.
9. Lydersen L., Wiechers C., Wittmann C., Elser D., Skaar J., and Makarov V. Hacking commer-cial quantum cryptography systems by tailored bright illumination // Nature Photonics. – 2010. – No. 4. – P. 686.
10. Sajeed S., Huang A., Sun S., Xu F., Makarov V., and Curty M. Insecurity of detector-device-independent quantum key distribution // Phys. Rev. Lett. – 2016. – Vol. 117. – P. 250505.
11. Pljonkin A.P., Rumyantsev K.Y. Single-photon Synchronization Mode of Quantum Key Distribution System. – India, New Delhi, 2016. – P. 531-534. DOI: 10.1109/ICCTICT.2016.7514637.
12. Rumyantsev K.E., Pljonkin A.P. Preliminary Stage Synchronization Algorithm of Auto-compensation Quantum Key Distribution System with an Unauthorized Access Security // International Conference on Electronics, Information, and Communications (ICEIC). 2016. Vietnam, Danang. – P. 1-4. DOI: 10.1109/ELINFOCOM.2016.7562955. WOS:000389518100035. IDS: BG5KP.
13. Румянцев К.Е., Плёнкин А.П. Эффективность синхронизации системы квантового рас-пределения ключа на однофотонных лавинных фотодиодах // Известия ЮФУ. Техниче-ские науки. – 2016. – № 9 (182). – С. 4-15.
14. Hadfield R.H. Single-photon detectors for optical quantum information applications // Nature Photonics. – 2009. – Vol. 3, No. 12. – P. 696-705.
15. Zabrocki K., Goupil C., Ouerdane H., Apertet Y., Seifert W. and Muller. Continuum E. Theory of TE Elements, C. Goupil, eds., Chapter 2: 75-156. Published by Wiley, West Sussex, United Kingdom, 2015. – ISBN 9783527338405.
16. Gonzalez-Tudela A., E. del Valle and Laussy F. Optimization of photon correlations by fre-quency filtering Physical Review A 91: 043807 (10 pp.), 6 Apr 2015.
17. Hogg D., Berry D.W. and Lvovsky A.I. Efficiencies of quantum optical detectors. Physical Review A 90(38): 053846, 25 Nov 2014.
18. Salvatore Tudisco, Francesco Musumeci and etc. A New Generation of SPAD–Single-Photon Avalanche Diodes // IEEE Sensors Journal. Year: 2008. – Vol. 8, Issue 7. – P. 1324-1329. DOI: 10.1109/JSEN.2008.926962.
19. Rumyantsev K.E., Pljonkin A.P. Synchronization algorithm of quantum key distribution system with protection from unauthorized access. 2015 Workshop on Recent Advances in Photonics (WRAP). Electronic ISBN: 978-1-5090-3921-0. DOI: 10.1109/WRAP.2015.7805988. WOS:000392633700046. – ISBN:978-1-5090-3921-0.
20. Румянцев К.Е. Синхронизация в системе квантового распределения ключа с автоматической компенсацией поляризационных искажений // Телекоммуникации. – 2017. – № 2. – С. 32-40.
21. Плёнкин А.П. Обнаружение фотонного импульса синхронизации в системе квантового распределения ключа // VІ международная конференция по фотонике и информационной оптике. – М.: НИЯУ МИФИ, 2017. – С. 356-358. – ISBN: 978-5-7262-2333-9.

Comments are closed.