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

Задорин Анатолий Семенович, Махорин Дмитрий Алексеевич

Published Jan 1, 2016• 0 citations

Abstract

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.

Related papers

Квантовое распределение ключей с временным кодированием tb-кубитов

Задорин Анатолий Семенович

Показана возможность реализации системы квантового распределения ключей (СКРК) с использованием временного кодирования tb-кубитов (time-bin qubit), приготавливаемых и измеряемых с помощью разбалансированных интерферометров Маха-Цендера.Показано, что для исключения четкой априорной идентификации tb-кубитов с равными базами их кодирование символами 0 и 1 может осуществляться за счет задержки одного из них на половину тактового интервала (ТИ).Показано, что однозначность измерений кутритов в данном алгоритме основывается на способности квантовых частиц в β-состояниях к интерференции амплитуд вероятностей в портах интерферометров системы, а также на отсутствии коллизий сигнальных состояний кутритов в смежных ТИ.Описан способ организации контроля таких коллизий

Журнал технической физикиJan 1, 20180 citations

Обзор и моделирование типовых аппаратных архитектур систем квантового распределения ключей

Артём Аркадьевич Лукашов, Владимир Андреевич Фаерман

Актуальность исследования обусловлена предстоящим широким внедрением квантовых технологий в существующую информационно-телекоммуникационную инфраструктуру. Эффективное внедрение невозможно без предварительного анализа и обоснования достаточности и безопасности систем квантового распределения ключей. Это в свою очередь предполагает исследование и формализованное сравнение аппаратных архитектур, положенных в основу этих систем. Эффективным инструментом для решения последней задачи является компьютерное моделирование. Цель состоит в исследовании и систематизации типовых аппаратных архитектур систем квантового распределения ключей, их моделировании и верификации созданных моделей. Объектом являются практические архитектуры систем квантового распределения ключей. Методы: математическое описание оптических систем на основе формализма Джонса, имитационное моделирование в среде Simulink Matlab. Результаты. Реализована имитационная модель типовой системы квантового распределения ключей, использующей архитектуру Plug-n-Play. Корректность модели показана путём демонстрации толерантности к искажениям поляризации при передаче в волоконно-оптическом канале связи. Созданные модели оптических компонентов в Simulink могут использоваться для построения моделей систем других архитектур.

Известия ТПУ Промышленная кибернетикаJun 27, 20250 citations

«КВАНТОВАЯ КРИПТОГРАФИЯ В СИСТЕМАХ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ: ПРИНЦИПЫ, РЕАЛЬНЫЕ ВНЕДРЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЗАЩИТЫ КАНАЛОВ СВЯЗИ»

ЕРМЕКОВ ЖАСУЛАН ЕРМЕКОВИЧ, ИСКАКОВ АЙБЕК ЖАБАЕВИЧ, ЛИШЕВ БОЛАТ ЖАМАНБАЕВИЧ

В данной статье представлен комплексный анализ квантовой криптографии как перспективного направления защиты телекоммуникационных систем в условиях нарастающих угроз со стороны квантовых вычислений. Авторами рассматривается эволюция методов криптографической защиты от классических алгоритмов с открытым ключом до квантового распределения ключей (QKD), основанного на фундаментальных законах квантовой механики. В работе детально систематизированы физические принципы квантовой криптографии: принцип суперпозиции, квантовая запутанность и теорема о запрете клонирования. Особое внимание уделено протоколам QKD (BB84, E91, B92) и их практическому применению в реальных телекоммуникационных инфраструктурах. На основе анализа действующих проектов в Китае, Европе и США систематизированы текущие технологические ограничения: дальность передачи квантовых состояний, зависимость от качества оптоволоконных линий и высокая стоимость оборудования. Проведено сравнение квантовой и пост квантовой криптографии с точки зрения практической применимости для операторов связи. Результаты исследования могут быть использованы для формирования стратегии перехода телекоммуникационных инфраструктур на квантово-защищённые протоколы в горизонте 2030-2040 годов.

Apr 15, 20260 citations

ЗАМКНУТЫЕ КЛАССЫ ТРЁХЗНАЧНОЙ ЛОГИКИ КАК ИНСТРУМЕНТ СИНТЕЗА КВАНТОВЫХ QUTRIT-КАНАЛОВ

Anton A. Esin, Elmira Yu. Kalimulina

В докладе рассматривается перенос решётки замкнутых классов трёхзначной логики в модель квантовых каналов трёхуровневых систем. Работа опирается на более ранние результаты авторов по многозначной логике [1-3]. Показано, что сохранение популяций двух нижних уровней приводит ровно к пяти предполным подклассам каналов. Обсуждены практические следствия для квантового распределения ключей и сетевого кодирования.

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

Перепутывание кубитов, индуцированное тепловым полем

Облыгина Е. С., Облыгина Е. С., Башкиров Е. К.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Построение квантового компьютера в виде реального физического прибора является фундаментальной задачей физики XXI века. Квантовый компьютер использует для вычисления не обычные (классические) алгоритмы, а квантовомеханические эффекты, такие как квантовая перепутанность. Поэтому в настоящее время особое внимание в квантовой оптике уделяется изучению перепутанных состояний. Они являются фундаментом квантовой информатики. ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Исследование динамики перепутывания двух идентичных двухуровневых атомов, взаимодействующих с модой теплового поля идеального резонатора при наличии расстройки частот атомов и поля и диполь-дипольного взаимодействия. В качестве физической реализации данной модели можно рассматривать сверхпроводящие кубиты или примесные спины, в частности для сверхпроводящих кубитов, параметры диполь-дипольного взаимодействия могут на порядки отличаться от константы кубит-полевого взаимодействия. НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В квалификационной работе получены и выносятся на защиту следующие р

Jan 1, 20170 citations

Динамика перепутанных состояний кубитов в сильно коррелированной среде

Зелененко Е. О., Зелененко Е. О., Семин Виталий Владимирович

Объектом исследования в данной работе являются кубиты в перепутанных состояниях. Цель работы- исследовать влияние сильно коррелированной среды на перепутывание кубитов. В результате работы была построена модель перепутанных кубитов, взаимодействующих между собой, описана точная динамика системы взаимодействующих кубитов в сильно коррелированной среде, исследованы изменения параметров модели на динамику перепутывания кубитов. На основе результатов, полученных в ходе работы, был сделан вывод об их практическом значении для разработки квантового компьютера и квантовых устройств.

Jan 1, 20200 citations