Известия Российской академии наук Серия физическая

Распределение квантового ключа по оптоволоконным линиям с применением сверхпроводящих детекторов одиночных фотонов

V. L. Kurochkin, И. Г. Неизвестный

Published Jan 1, 2015• 3 citations

Abstract

Рассмотрены методы увеличения скорости и дальности распределения квантового ключа в оптоволоконных линиях связи. Сделан краткий обзор современных экспериментальных работ по применению сверхпроводящих детекторов в квантовой криптографии.

DOI: 10.7868/s0367676515020143

Related papers

ВОЗМОЖНОСТИ СОПРЯЖЕНИЯ СИСТЕМ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА С СИСТЕМАМИ И СЕТЯМИ ПОДВИЖНОЙ СВЯЗИ

С.И. Нефедов, Е.А. Крук

В докладе рассматриваются системные технические решения, ориентированные на встраивание систем квантового распределения ключа в сети подвижной связи. Проанализированы достоинства и недостатки существующих технических решений с точки зрения возможности их практического применения в современных сетях связи. Предложена концепция встраивания системы квантового распределения ключа в аппаратуру подвижной системы связи.

Международная Звенигородская конференция по физике плазмы и управляемому термоядерному синтезуJun 30, 20260 citations

ОСОБЕННОСТИ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА МЕЖДУ СПУТНИКОВОЙ И НАЗЕМНОЙ СТАНЦИЯМИ

К. Е. Румянцев, Д.А. Цыцорин

Рассматриваются современные спутниковые системы, выявляются их основные достоинства и недостатки. Анализируется технология квантовой связи и актуализируются направления исследований в вопросах синхронизации между собой.

Mar 25, 20220 citations

Использование твердотельных фотоприемников в режиме счета фотонов для квантовой криптографии

Иван Романович Гулаков, А. О. Зеневич, В. Л. Козлов

В настоящее время для защиты информации, передаваемой по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС), используют методы квантовой криптографии. Заключающей в том, если передача информации в ВОЛС осуществляется слабыми оптическими импульсами, содержащими десятки или сотни фотонов то любая попытка перехвата информации, будет обнаружена. Это связано с тем, что согласно квантовомеханической теории нельзя произвести измерения в системе, не изменив ее состояния. Тогда любая попытка перехвата информации приведет к появлению помех и обнаружению перехвата.

Jan 1, 20030 citations

Лавинные фотодиоды для систем квантовой криптографии

Лю Юйхан

В данной выпускной квалификационной работе рассматривается применение лавинных фотодиодов (ЛФД) в качестве ключевого элемента детекторов одиночных фотонов для систем квантовой криптографии. Квантовая криптография представляет собой передовую технологию защиты информации, основанную на фундаментальных принципах квантовой механики, и требует высокоточных компонентов, способных эффективно и надежно регистрировать отдельные фотоны. В работе представлен обзор принципов работы и характеристик ЛФД, включая квантовую эффективность, частоту темновых отсчетов, вероятность послелавинных срабатываний и временное разрешение. Особое внимание уделено сравнению различных режимов работы ЛФД — линейного, Гейгера и Sub-Geiger — с точки зрения их пригодности для задач квантового распределения ключей (QKD). Экспериментальная часть работы заключалась в тестировании малошумящего полупроводникового детектора одиночных фотонов, выполненного на базе ЛФД RMY PGA-314-100, включая сборку схем измерения и цифровую обработку сигналов. Проведены измерения параметров при различных температурах, уровнях напряжения и мертвого времени. Также проведен анализ вероятности послелавинных срабатываний тремя различными методами обработки гистограмм. В основном я использую программное обеспечение Matlab. Полученные результаты демонстрируют зависимость рабочих характеристик от температурного режима и условий управления, а также подтверждают высокую эффективность применения ЛФД в системах квантовой криптографии.

Jan 1, 20250 citations

Генерация квантового ключа в свободном пространстве с помощью передачи поляризованных одиночных фотонов

Квантово-криптографические линии связи обеспечивают безопасность передаваемой информации, основываясь на законах квантовой механики.После передачи поляризованных одиночных фотонов по оптоволоконному или атмосферному каналу связи отправитель и получатель генерируют секретный двоичный ключ.С помощью данного ключа отправитель зашифровывает свое сообщение и пересылает его получателю по открытому каналу [1].Созданная нами ранее атмосферная квантово-криптографическая установка генерирует квантовый ключ по протоколу BB84 с помощью поляризационного кодирования одиночных фотонов.Измеренная ранее скорость генерации «просеянного» квантового ключа и уровень ошибочных битов в ключе составляла 10 кбит/с и 6.5%, соответственно, при расстоянии между передатчиком и приемником, равном 20 см, и тактовой частоте импульсов 10 6 Гц [2].Для передачи информации используется излучение с длиной волны 780 нм, которое соответствует окну прозрачности атмосферы.Основу однофотонных детекторов составляют кремниевые лавинные фотодиоды.Для регистрации одиночных фотонов лавинные фотодиоды вводятся в постоянный гейгеровский режим, для чего напряжение питания фотодиодов поднимается выше напряжения пробоя, а также используется схема с пассивным гашением лавины.Для уменьшения частоты темновых импульсов фотодиоды охлаждаются до температуры 0 0 С.При таких параметрах максимальная эффективность однофотонной регистрации составляет 23%, а частота темновых импульсов с учетом стробирования -500 Гц.При увеличении расстояния между передатчиком и приемником уровень ошибок в квантовом ключе растет вследствие повышения потерь одиночных фотонов в канале связи.Когда уровень ошибок достигает значения 11%, сгенерировать абсолютно секретный ключ по протоколу ВВ84 невозможно.Для понижения уровня ошибок лавинные фотодиоды охлаждаются по возможности еще сильнее, что позволяет поднять их эффективность однофотонной регистрации

Высшая школа: научные исследованияSep 1, 20230 citations

ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ В НИОБАТЕ ЛИТИЯ: ОТ МОДУЛЯТОРОВ ДЛЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА ДО КВАНТОВЫХ ФОТОННЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

А.В. Шамрай, I. V. Ilichev, А.А. Усикова +2 more

Представлены оригинальные разработки в области интегральной оптики на подложках ниобата, начиная с традиционных высокочастотных модуляторов для систем квантовой криптографии и заканчивая демонстрацией отдельных компонентов квантовых фотонных интегральных схем.

Nanoindustry RussiaOct 3, 20210 citations