Siberian Journal of Physics

Investigation of the Statistics of Single-Photon Counting by Two Photodetectors for Applications in Quantum Cryptography

Denis B. Tretyakov, A. V. Kolyako, A. S. Pleshkov, Vasily M. Entin, I. I. Ryabtsev, Igor G. Neizvestny

Published Jan 1, 2018• 0 citations

Abstract

Исследование статистики регистрации одиночных фотонов двумя фотодетекторами для применений в квантовой криптографии Д. Б. Третьяков 1, 2 , А. В. Коляко 1-3 , А. С. Плешков 1-3 , В. М. Энтин 1, 2 И.И. Рябцев 1, 2 , И. Г. Неизвестный 1, 4 1 Институт физики полупроводников им.А. В. Ржанова СО РАН 2 Новосибирский государственный университет 3 Институт лазерной физики СО РАН 4 Новосибирский государственный технический университет Новосибирск, Россия Аннотация Предложен метод обнаружения атаки с делением числа фотонов в квантово-криптографических системах связи по измерению распределения числа фотонов в лазерном импульсе.Вместо использования сложного фотодетектора, способного различать число зарегистрированных фотонов, мы предлагаем использовать два обычных однофотонных детектора на основе лавинных фотодиодов.Представлены результаты экспериментов по измерению числа фотонов в лазерном импульсе и их сравнение с теоретическими расчетами.Обсуждаются пределы применимости предложенного метода.Ключевые слова

DOI: 10.25205/2541-9447-2018-13-4-91-104

Related papers

Features of quantum cryptography methods: principles, implementation, and prospects

А. Р. Галимова, В. Е. Домрачева, Б. И. Шарафутдинов +1 more

В статье рассматриваются особенности квантовой криптографии и протокола BB84, а также их отличие от традиционных методов. Анализируются принципы квантовой механики, лежащие в основе распределения ключей (КРК), такие как принцип Гейзенберга и квантовая суперпозиция. Описаны существующие системы КРК, их плюсы и минусы. Обсуждаются перспективы развития квантовой криптографии и ее роль в защите информации будущего.

Jan 1, 20250 citations

Источники одиночных фотонов: обзор. Часть 4

V. G. Krishtop

В данном обзоре рассматриваются различные способы создания однофотонных источников (ИОФ). Ранее в первой части обзора (Photonics Russia. 2024; 18(5): 376–396) обсуждались требования к однофотонным источникам и критерии их характеризации, описывались источники одиночных фотонов на основе одиночных ионов и на основе одиночных атомов. Во второй части обзора (Photonics Russia. 2024; 18(8): 610–620) были рассмотрены ИОФ на квантовых точках и на центрах окраски в кристаллах. В третьей части (Photonics Russia. 2025; 19(1): 28–38) рассмотрены однофотонные источники на углеродных нанотрубках и дефектах в них (инженерия дефектов в нанотрубках), на нанокристаллах и слоистых нанокристаллах. В заключительной части рассмотрены однофотонные источники на коллективных состояниях в ансамблевых системах, на одиночных молекулах и ионах металлов в полимерной матрице, а также источники на нелинейных кристаллах.

Photonics RussiaMay 25, 20250 citations

Experimental study of noise parameters in a microwave measurement system for flux qubit readout

Ilya L. Novikov, Boris Ivanov, A. V. Krivetskii +3 more

Новосибирский государственный технический университет 2 Лейбниц, Институт фотонных технологий Экспериментальные исследования сверхпроводниковых квантовых структур предъявляют повышенные требования к измерительному тракту и обеспечению комплексной работы охладительной системы и системы измерений с повышенной защитой от внешних помех и шумов.В данной работе представлен результат экспериментальных исследований по измерению общего уровня шума микроволнового измерительного тракта, установленного в рефрижераторе растворения, в широкой полосе частот.Рабочая температура рефрижерато-

Proceedings of the Russian higher school Academy of sciencesMar 20, 20154 citations

Quantum Computer for Dummies

Andrey G. Grozin

Квантовый компьютер для чайников А.Г.Грозин Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера 630090 Новосибирск, СО РАН Аннотация Введение в квантовые компьютеры, квантовую криптографию и квантовую телепортацию для тех, кто никогда об этих вещах не слышал, но знает квантовую механику.Ряд простых примеров подробно рассмотрен с использованием эмулятора квантового компьютера QCL.c Институт ядерной физики им.Г.И.Будкера СО РАН .1 Квантовый компьютер Я не буду обсуждать попытки технической реализации квантового компьютера.Много групп во всём мире этим занимаются, используя разнообразные подходы.Достигнут некоторый прогресс, и, несомненно, значительно большее продвижение произойдёт в близком будущем.Но до работающего квантового компьютера, способного делать что-то полезное, пока далеко.Я не специалист по конкретным методам реализации.Вместо этого, я расскажу о некоторых простых вещах, которые можно будет делать с квантовым компьютером, когда технические трудности его создания будут преодолены.Литература на эту тему весьма обширна.Я не пытался составить подробный список литературы; приведены только ссылки на некоторые работы, посвященные тем конкретным вопросам, которые будут обсуждаться.Более обширные списки литературы можно найти в учебниках и подробных обзорах. Устройство и система командГлавная часть квантового компьютера -память, состоящая из квантовых бит.Будем считать, что квантовый бит -это спин 1 2 ; спин вверх означаетКак известно, всякий эксперимент в квантовой механике состоит из 3 этапов: приготовление начального состояния; эволюция состояния (описываемая уравнением Шрёдингера); измерение какой-нибудь наблюдаемой в конечном состоянии.Цикл вычислений на квантовом компьютере состоит из тех же 3 этапов:• память приводится в начальное состояние |00000000>; • производится некоторая последовательность унитарных преобразований, действующих на отдельные биты или пары битов; • измеряется один или несколько битов.

Jan 1, 20040 citations

Принцип квантового распределения ключей по оптическому волокну на основе временных сдвигов TB-кубитов

Задорин Анатолий Семенович, Махорин Дмитрий Алексеевич

Показана возможность физической реализации схемы квантового распределения ключей по оптоволоконному каналу связи на основе временного кодирования двух- и трехуровневых однофотонных квантовых состояний. Предложено использование сдвигов ТВ-кубитов (time-bin qubit) в качестве защищенных кодовых комбинаций, передаваемых по квантовому каналу, а для регистрации – соответствующих кутритов, приготавливаемых в разбалансированных интерферометрах Маха – Цендера. Указано на возможность усиления защищенности кодовых комбинаций за счет учета информации о состоянии базисов кубитов и статистики их состояний. Разработана программная модель временного кодирования ТВ-кубитов по протоколу ВВ84, приведены результаты расчетов, подтверждающих реализуемость указанного принципа.

Jan 1, 20160 citations

Источники одиночных фотонов. Обзор. Часть 3

V. G. Krishtop

Статья продолжает обзор источников одиночных фотонов, в котором рассматриваются различные способы создания однофотонных источников (ИОФ). Ранее в первой части обзора (Photonics Russia. 2024; 18(5): 376–396) обсуждались требования к однофотонным источникам и критерии их характеризации, описывались источники одиночных фотонов на основе одиночных ионов и на основе одиночных атомов. ИОФ на квантовых точках и на центрах окраски в кристаллах были рассмотрены во второй части обзора (Photonics Russia. 2024; 18(8): 610–620). В третьей части рассмотрены однофотонные источники на углеродных нанотрубках и дефектах в них (инженерия дефектов в нанотрубках), на нанокристаллах и слоистых нанокристаллах.

Photonics RussiaFeb 21, 20250 citations