Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОТОКОЛА BB84 В СИСТЕМЕ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧЕЙ

Maksud Khamidov Maxmudovich

Published Jun 9, 2026• 0 citations
Publisher

Abstract

В статье изучается математическая модель оценки эффективности протокола BB84 в системе квантового распределения ключей. Основное внимание уделено параметрам канала, вероятности регистрации фотона, уровню ошибок и итоговой длине секретного ключа. Для описания процесса использованы выражения, связывающие длину оптического канала, коэффициент затухания, среднее число фотонов, эффективность детектора и вероятность темнового отсчёта. Такой подход позволяет заранее оценить поведение QKD-системы без проведения сложного физического эксперимента. В работе показано, что даже простая модель BB84 даёт полезную картину: рост длины канала снижает вероятность регистрации, а темновые отсчёты заметно влияют на качество ключа. Модель может использоваться в учебных и предварительных инженерных расчётах.

DOI
10.5281/zenodo.20617832

Related papers

Влияние точности квантового состояния поляризации одиночных фотонов на величину битовой ошибки квантового распределения ключа

Dmitry N. Frolovtsev, Andrey V. Demin

В работе анализируется эффективность меры качества квантового состояния (фиделити) для оценки величины сырой битовой ошибки, вносимой состоянием поляризации источника одиночных фотонов. Анализ проведен для протоколов квантового распределения ключа ВВ84 и ВВМ92. Теоретически и экспериментально показано, что при уменьшении фиделити от 1 до 0 в протоколе BB84 величина сырой битовой ошибки линейно возрастает от 0 до 1, а в протоколе BBM92 – ​от 0 до 1 / 2. Подробно описаны экспериментальные установки для исследования влияния фиделити на величину битовой ошибки.

Photonics Russia•Jun 21, 2024•0 citations

Применение кремниевых лавинных фотодиодов для регистрации одиночных фотонов в установке по квантовой криптографии

Denis B. Tretyakov, A. V. Kolyako, A. S. Pleshkov

В данной работе представлены экспериментальные результаты, демонстрирующие долговременную стабильность работы нашей установки, которая генерирует квантовый ключ по протоколу BB84 с помощью поляризационного кодирования. Показано, что скорость генерации «просеянного» квантового ключа и уровень ошибочных битов в ключе оставались постоянными в течение 1 часа и равнялись 10 кбит/с и 6.5% (см. Рис.1), соответственно, при расстоянии между передатчиком и приемником, равном 20 см [2]. Приведены теоретические зависимости скорости генерации секретного квантового ключа от коэффициента пропускания квантового канала для детекторов одиночных фотонов, которые использовались в данном эксперименте, и новых детекторов с эффективностью регистрации 48% и частотой темновых импульсов 180 Гц.

ФОТОНИКА-2021 : ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ РОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ И ШКОЛЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ПО АКТУАЛЬНЫМ ПРОБЛЕМАМ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ ФОТОЭЛЕКТРОНИКИ•Sep 27, 2021•1 citation

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ТОЧНОСТИ В ЗАДАЧАХ ПРЕЦИЗИОННОЙ КВАНТОВОЙ ТОМОГРАФИИ ДВУХФОТОННЫХ СОСТОЯНИЙ

Ю И Богданов, R. F. Galeev, С.П. Кулик +1 more

Рассмотрена модель, обеспечивающая приближенный учет инструментальных погрешностей в задачах прецизионного восстановления квантовых состояний. В основе предлагаемой модели лежит понятие “объема когерентности”, характеризующего качество экспериментальной и технологической реализации протокола измерения квантового состояния. Методом математического моделирования рассмотрены различные источники инструментальных погрешностей, влияющие на точность восстановления квантовых состояний. Показано, что для прецизионной томографии квантовых состояний следует принимать во внимание случайные совпадения, обусловленные конечным временем срабатывания системы регистрации фотонов. Среди других возможных источников инструментальных погрешностей протокола измерения следует учитывать ошибки задания углов поворота и оптических толщин поляризационных пластин, возможный дрейф параметров лазера накачки и пр.

Оптика и спектроскопия•Jan 1, 2007•0 citations

Автоматизированный поиск полуволнового напряжения на фазомодуляторе интерферометра системы квантового распределения ключей

Зуфар Галиуллаевич Кузубаев

В работе рассматривается задача определения оптимального напряжения для фазомодулятора, используемого в одном из плеч интерферометра системы квантового распределения ключей. Основной целью является достижение точного фазового сдвига, необходимого для корректной работы протокола BB84. Решение задачи осуществляется путём аппроксимации зависимости изменения фазы от приложенного напряжения.

•Jan 1, 2023•0 citations

Существуют ли риски протокола BB84

Зар Ни Аунг, Chan Myae Hein

Используется стратегия атаки для протокола распределения ключей BB84 в квантовой криптографии, мы называем эту стратегию, использующую свойство квантовой нелокальности косвенной копирующей атакой. Возможно, в соответствии с этой стратегией, квантовые криптографические протоколы BB84 подвержены риску и может ли подслушивающее устройство точно получить информацию между законными пользователями без обнаружения? В ответе на этот вопрос используются атаки расщепления фотонного числа (PNS), которые обнаруживаются с определенной степенью уверенности, максимизируя квантовую пропускную способность системы без каких-либо дополнительных затрат.

Труды Московского физико-технического института•Jan 1, 2018•0 citations

СИСТЕМА ПЕРЕДАЧИ КЛЮЧА ШИФРОВАНИЯ НА ОСНОВЕ ПРОТОКОЛА КВАНТОВОЙ КРИПТОГРАФИИ

O. Yu. Gorbadey, А. Зеневич, А. Соловьев

Представлена реализованная система передачи секретного ключа, основанная на работе протокола квантовой криптографии BB84. Определены параметры и характеристики данной системы. Формируемые ключи проверены на случайность по стандартам NIST.

LAST MILE Russia•Sep 29, 2022•0 citations
В статье изучается математическая модель оценки эффективности протокола BB84 в системе квантового распределения ключей. Основное внимание уделено параметрам канала, вероятности регистрации фотона, уровню ошибок и итоговой длине секретного ключа. Для описания процесса использованы выражения, связывающие длину оптического канала, коэффициент затухания, среднее число фотонов, эффективность детектора и вероятность темнового отсчёта. Такой подход позволяет заранее оценить поведение QKD-системы без проведения сложного физического эксперимента. В работе показано, что даже простая модель BB84 даёт полезную картину: рост длины канала снижает вероятность регистрации, а темновые отсчёты заметно влияют на качество ключа. Модель может использоваться в учебных и предварительных инженерных расчётах.
В работе анализируется эффективность меры качества квантового состояния (фиделити) для оценки величины сырой битовой ошибки, вносимой состоянием поляризации источника одиночных фотонов. Анализ проведен для протоколов квантового распределения ключа ВВ84 и ВВМ92. Теоретически и экспериментально показано, что при уменьшении фиделити от 1 до 0 в протоколе BB84 величина сырой битовой ошибки линейно возрастает от 0 до 1, а в протоколе BBM92 – ​от 0 до 1 / 2. Подробно описаны экспериментальные установки для исследования влияния фиделити на величину битовой ошибки.
В данной работе представлены экспериментальные результаты, демонстрирующие долговременную стабильность работы нашей установки, которая генерирует квантовый ключ по протоколу BB84 с помощью поляризационного кодирования. Показано, что скорость генерации «просеянного» квантового ключа и уровень ошибочных битов в ключе оставались постоянными в течение 1 часа и равнялись 10 кбит/с и 6.5% (см. Рис.1), соответственно, при расстоянии между передатчиком и приемником, равном 20 см [2]. Приведены теоретические зависимости скорости генерации секретного квантового ключа от коэффициента пропускания квантового канала для детекторов одиночных фотонов, которые использовались в данном эксперименте, и новых детекторов с эффективностью регистрации 48% и частотой темновых импульсов 180 Гц.
Рассмотрена модель, обеспечивающая приближенный учет инструментальных погрешностей в задачах прецизионного восстановления квантовых состояний. В основе предлагаемой модели лежит понятие “объема когерентности”, характеризующего качество экспериментальной и технологической реализации протокола измерения квантового состояния. Методом математического моделирования рассмотрены различные источники инструментальных погрешностей, влияющие на точность восстановления квантовых состояний. Показано, что для прецизионной томографии квантовых состояний следует принимать во внимание случайные совпадения, обусловленные конечным временем срабатывания системы регистрации фотонов. Среди других возможных источников инструментальных погрешностей протокола измерения следует учитывать ошибки задания углов поворота и оптических толщин поляризационных пластин, возможный дрейф параметров лазера накачки и пр.
В работе рассматривается задача определения оптимального напряжения для фазомодулятора, используемого в одном из плеч интерферометра системы квантового распределения ключей. Основной целью является достижение точного фазового сдвига, необходимого для корректной работы протокола BB84. Решение задачи осуществляется путём аппроксимации зависимости изменения фазы от приложенного напряжения.
Используется стратегия атаки для протокола распределения ключей BB84 в квантовой криптографии, мы называем эту стратегию, использующую свойство квантовой нелокальности косвенной копирующей атакой. Возможно, в соответствии с этой стратегией, квантовые криптографические протоколы BB84 подвержены риску и может ли подслушивающее устройство точно получить информацию между законными пользователями без обнаружения? В ответе на этот вопрос используются атаки расщепления фотонного числа (PNS), которые обнаруживаются с определенной степенью уверенности, максимизируя квантовую пропускную способность системы без каких-либо дополнительных затрат.