Найти

Результаты поиска

• ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА ОСНОВЕ ПРОТОКОЛА B92

  К.Е. Румянцев, П.Д. Миронова , Х.Х. Шакир

  2022-11-01

  Аннотация ▼

  Исследовано влияние параметров функциональных элементов на энергетические,
  временные и вероятностные характеристики системы квантового распределения ключа
  (КРК) на основе протокола B92. Построены зависимости вероятности записи правильного
  и ошибочного битов в сырую квантовую ключевую последовательность от длины волокон-
  но-оптической линии связи (ВОЛС) и использовании 4-х типов лазеров (EML, DFB, VCSEL,
  FP) и фотоприёмных модулей (id201; id210; id220; id230). Установлено, что, изменения
  вероятности записи правильного бита в сырую квантовую ключевую последовательность
  значительно более весомы, чем изменения вероятности записи ошибочного бита (50,9 раза
  против 3,3 раза при ширине спектра лазера 80 пм и изменении протяжённости ВОЛС с 10
  до 100 км). Это связано с тем, что с ростом протяжённости ВОЛС резко растёт веро-
  ятность отсутствия регистрации на приёмной станции фотонов или импульсов темново-
  го тока (ИТТ). Числовой материал указывает на прямую пропорциональную зависимость
  вероятности записи ошибочного бита от частоты генерации шумовых импульсов одно-
  фотонных лавинных фотодиодов (ОЛФД). Так, при увеличении частоты появления ИТТ в
  60 раз (с 100 до 6000 Гц) вероятность записи ошибочного бита также увеличивается в
  60 раз (например, при длине ВОЛС 100 км – 6,39 против 383,3). Установлено, что средне-
  квадратичное отклонение (СКО) времени задержки фотона прямо пропорционально длине
  ВОЛС и ширине спектра лазера. При ширине спектра лазера 10 пм и увеличении длины
  ВОЛС с 10 до 100 км (в 10 раз) среднеквадратичное отклонение времени задержки фотона
  также увеличивается в 10 раз (с 4,16 до 41,6 пс). Для достижения наилучших характери-
  стик системы КРК в целом целесообразно использование лазера с минимальной шириной
  спектра излучения, например, EML-лазера. Однако EML-лазеры считаются самыми слож-
  ными и дорогостоящими из рассмотренных типов лазеров, поэтому использование
  EML-лазеров значительно повышает стоимость всей системы КРК.

• ВЕРОЯТНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОРОГОВОГО АЛГОРИТМА ОБНАРУЖЕНИЯ СИНХРОИМПУЛЬСОВ В СИСТЕМЕ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА ОСНОВЕ ИНФОРМАЦИИ СО СМЕЖНОЙ ПАРЫ ВРЕМЕННЫХ СЕГМЕНТОВ

  К. Е. Румянцев , Я.К. Миронов , П. Д. Миронова

  2020-11-22

  Аннотация ▼

  Системы квантового распределения ключа (КРК) обеспечивают повышенную защи-
  щённость передаваемой информации. Для стабильной работы системы КРК необходима
  точная синхронизация станций пользователей при минимальных временных затратах.
  Предложен алгоритм обнаружения синхросигнала с пороговым тестом. Предполагается,
  что синхроимпульс одновременно находится в двух соседних временных сегментах. Веро-
  ятность обнаружения пары временных сегментов, где присутствует синхроимпульс, оп-
  ределяется вероятностью превышения порогового уровня суммарным количеством сиг-
  нальных и шумовых импульсов, регистрируемых в двух соседних сегментах. Цель исследо-
  ваний направлена на сравнительный анализ порогового уровня и вероятностных характе-
  ристик аппаратуры синхронизации при пороговом тестировании каждой пары временных
  сегментов внутри временного кадра, полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуас-
  сона для числа фотонов и импульсов темнового тока (ИТТ), принимаемых за время анализа
  временного сегмента. Исследованы вероятностные характеристики алгоритма обнару-
  жения синхросигналов в системе квантового распределения ключа на основе сравнения
  числа фотонов со смежной пары временных сегментов с пороговым уровнем. Анализирует-
  ся применение аппроксимации статистических свойств процессов на выходе фотодетек-
  тора законом Пуассона и нормальным распределением. Оценивается влияния модели Пуас-
  сона и Гаусса на выбор порогового уровня и расчёт эффективности синхронизации при
  пороговом тестировании каждой пары временных сегментов внутри временного кадра,полученных при ориентации на модели Гаусса и Пуассона для числа фотонов и ИТТ, прини-
  маемых за время анализа временного сегмента. Установлено, что выбор порогового уров-
  ня, исходя из нормального распределения, даёт заниженное значение. Аппроксимация ста-
  тистики фотонов и импульсов темнового тока нормальным законом обеспечивает поро-
  говый уровень ниже требуемого. Причём различие растёт с ужесточением требований к
  вероятности ложного срабатывания. Полученные вероятностные свойства алгоритма
  обнаружения синхросигнала на основе анализа суммы отсчетов со смежной пары сегмен-
  тов с пороговым уровнем позволяют сформулировать рекомендации по выбору аппрокси-
  мации статистики сигнала: для экспресс-расчётов вероятностных характеристик целе-
  сообразно использовать модель Гаусса, в случае необходимости более высокой точности
  анализа рекомендуется использовать модель Пуассона.