УДК: 004.27, 530.145

Квантовая коммуникация на боковых частотах со скоростью 1 Мбит/с в городской сети

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Глейм А.В., Чистяков В.В., Банник О.И., Егоров В.И., Булдаков Н.В., Васильев А.Б., Гайдаш А.А., Козубов А.В., Смирнов С.В., Кынев С.М., Хоружников С.Э., Козлов С.А., Васильев В.Н. Квантовая коммуникация на боковых частотах со скоростью 1 Мбит/с в городской сети // Оптический журнал. 2017. Т. 84. № 6. С. 3–9.

Gleim A.V., Chistyakov V.V., Bannik O.I., Egorov V.I., Buldakov N.V., Vasiliev A.B., Gaydash A.A., Kozubov A.V., Smirnov S.V., Kynev S.M., Khoruzhnikov S.E., Kozlov S.A., Vasiliev V.N. Sideband quantum communication at 1 Mbit/s on a metropolitan area network [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2017. V. 84. № 6. P. 3–9.

Ссылка на англоязычную версию:

A. V. Gleĭm, V. V. Chistyakov, O. I. Bannik, V. I. Egorov, N. V. Buldakov, A. B. Vasilev, A. A. Gaĭdash, A. V. Kozubov, S. V. Smirnov, S. M. Kynev, S. É. Khoruzhnikov, S. A. Kozlov, and V. N. Vasil’ev, "Sideband quantum communication at 1 Mbit/s on a metropolitan area network," Journal of Optical Technology. 84(6), 362-367 (2017). https://doi.org/10.1364/JOT.84.000362

Аннотация:

Продемонстрирована рассылка квантовых бит по оптическому кабелю в городской телекоммуникационной сети методом квантовой коммуникации на боковых частотах с параметрами, рекордными для данного типа систем в сетевом режиме. При потерях в канале 1,63 дБ скорость генерации просеянных ключей составила 1,06 Мбит/с, значение квантового коэффициента ошибок — 1%.

Ключевые слова:

квантовая коммуникация, квантовые сети, волоконно-оптические линии связи

Благодарность:

Исследования выполнены при финансовой поддержке правительства Российской Федерации (субсидия 074-U01) и Минобрнауки России (Соглашение № 14.578.21.0112. Уникальный идентификатор ПНИЭР — RFMEFI57815X0112. Договор № 02.G25.31.0229).

Коды OCIS: 060.5565, 270.5565, 270.5568

Список источников:

1. Нильсен М., Чанг И. Квантовые вычисления и квантовая информация. Пер. с англ. М.: Мир, 2006. 824 c.
2. Lo H.-K., Curty M., Tamaki K. Secure quantum key distribution // Nature Photonics. 2014. V. 8. P. 595–604.
3. Takesue H., Dyer S.D., Stevens M.J., Verma V., Mirin R., Nam S.W. Quantum teleportation over 100 km of fiber using highly efficient superconducting nanowire single-photon detectors // Optica. 2015. V. 2. № 10. P. 832–835.
4. Bennett C.H., Wiesner S.J. Communication via one- and two-particle operators on Einstein–Podolsky–Rosen states // Physical Review Letters 1992. V. 69. P. 2881.
5. Patel K.A., Dynes J.F., Lucamarini M., Choi I., Sharpe A.W., Yuan Z.L., Penty R.V., Shields A.J. Quantum key distribution for 10 Gb/s dense wavelength division multiplexing networks //Applied Physics Letters. 2014. V. 104. № 5. P. 051123.
6. Korzh B., Lim C.C.W., Houlmann R., Gisin N., Li M.J., Nolan D., Sanguinetti B., Zbinden H. Provably secure and practical quantum key distribution over 307 km of optical fibre // Nature Photonics. 2015. Т. 9. № 3. P. 163–168.
7. Yin H.-L., Chen T.-Y., Yu Z.-W., Liu H., You L., Zhou Y.-H., Chen S.-J., Mao Y., Huang M.-Q., Zhang W.-J., Chen H., Li M. J., Nolan D., Zhou F., Jiang X., Wang Z., Zhang Q., Wang X.-B., Pan J.-W. Measurement device independent quantum key distribution over 404 km optical fiber // Phys. Rev. Lett. 2016. V. 117. № 19. P. 190501.
8. Inoue K., Waks E., Yamamoto Y. Differential phase-shift quantum key distribution // Photonics Asia. 2002. P. 32–39.
9. Stucki D., Brunner N., Gisin N., Scarani V., Zbinden H. Fast and simple one-way quantum key distribution // Applied Physics Letters. 2005. V. 87. № 19. P. 194108.
10. Мазуренко Ю.Т., Меролла Ж.М., Годжебюр Ж.П. Квантовая передача информации с помощью поднесущей частоты. Применение к квантовой криптографии // Оптика и спектроскопия. 1999. Т. 86. № 2. С. 181–183.

11. Mora J., Ruiz-Alba A., Amaya W., Martínez A., García-Muñoz V., Calvo D., Capmany J. Experimental demonstration of subcarrier multiplexed quantum key distribution system // Optics letters. 2012. Т. 37. № 11. С. 2031–2033.
12. Gleim A.V., Egorov V.I., Nazarov Yu.V., Smirnov S.V., Chistyakov V.V., Bannik O.I., Anisimov A.A., Kynev S.M., Ivanova A.E., Collins R.J., Kozlov S.A., Buller G.S. Secure polarization-independent subcarrier quantum key distribution in optical fiber channel using BB84 protocol with a strong reference // Optics Express. 2016. V. 24. № 3. P. 2619–2633.
13. Muller A., Herzog T., Huttner B., Tittel W., Zbinden H., Gisin N. “Plug and play” systems for quantum cryptography // Applied Physics Letters. 1997. V. 70. № 7. P. 793–795.
14. Jouguet P., Kunz-Jacques S., Leverrier A., Grangier P., Diamanti E. Experimental demonstration of long-distance continuousvariable quantum key distribution // Nature Photonics. 2013. V. 7. № 5. P. 378–381.
15. Peev M. The SECOQC quantum key distribution network in Vienna // New Journal of Physics. 2009. V. 11. № 7. P. 075001.
16. Stucki D. Long-term performance of the SwissQuantum quantum key distribution network in a field environment // New Journal of Physics. 2011. V. 13. № 12. P. 123001.
17. Sasaki M., Fujiwara M., Ishizuka H. Field test of quantum key distribution in the Tokyo QKD Network // Optics Express. 2011. V. 19. № 11. P. 10387–10409.
18. ID Quantique. Режим доступа: http://www.idquantique.com/photon-counting/clavis3-qkd-platform/
19. Magi Q. Режим доступа: http://www.magiqtech.com
20. Agrawal G.P. Fiber-optic communication systems. Hobokem: John Wiley & Sons, Inc, 2010. 581 p.
21. Guerreau O.L., Merolla J.-M., Soujaeff A., Patois F., Goedgebuer J.-P., Malassenet F.J. Long-distance QKD transmission using single-sideband detection scheme with WDM synchronization // Selected Topics in Quantum Electronics. IEEE Journal. 2003. V. 9. № 6. P. 1533–1540.
22. Gleim A.V., Anisimov A.A., Asnis L.N., Vaktkhtomin Yu.B., Divochii A.V., Egorov V.I., Kovaluk V.V., Korneev A.A., Kynev S.M., Nazarov Yu.V., Ozhegov R.V., Rupasov A.V., Smirnov K.V., Smirnov M.A., Gol’tsman G.N., Kozlov S.A. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics. 2014. V. 78. № 3. P. 171–175.
23. Глейм А.В. Создание квантовой сети Университета ИТМО // Сборник трудов VIII международной конференции «Фундаментальные проблемы оптики — 2014». СПб: ИТМО, 2014. С. 3–4.
24. Gleim A.V., Nazarov Yu.V., Egorov V.I., Smirnov S.V., Bannik O.I., Chistyakov V.V., Kynev S.M., Anisimov A.A., Kozlov S.A., Vasiliev V.N. Subcarrier wave quantum key distribution in telecommunication network with bit rate 800 kbit/s // EPJ Web of Conferences. 2015. V. 103. P. 10005.
25. Gol’tsman G.N., Okunev O., Chulkova G., Lipatov A., Semenov A., Smirnov K., Voronov B., Dzardanov A. Picosecond superconducting single-photon optical detector // App. Phys. Lett. 2001. V. 9. P. 705–707.
26. Guerreau F.J., Malassenet S.W., McLaughlin, Merolla J.-M. Quantum key distribution without a single photon source using a strong reference // Photonics Technology Letters. 2005. V. 17. P. 1755–1757.
27. Мирошниченко Г.П., Глейм А.В. Квантовая гамильтонова теория электрооптического модулятора // Оптика и спектроскопия. 2015. Т. 119. № 1. С. 96–101.
28. Кынев С.М., Иванова А.Е., Егоров В.И., Глейм А.В., Рупасов А.В., Чивилихин С.А. Математическое описание поляризационных искажений сигнала в системах квантовой криптографии // Наносистемы: физика, химия, математика. 2012. Т. 3. № 3. С. 92–98.
29. Gaidash A.A., Egorov V.I., Gleim A.V. Revealing beam-splitting attack in a quantum cryptography system with a photonnumber resolving detector // Journal of the Optical Society of America B. 2016. V. 33. № 7. P. 1451–1455
30. Питерсон У., Уэлдон Э. Коды, исправляющие ошибки. Пер. с англ. М.: Мир, 1976. 600 c.
31. Mora J., Amaya W., Ruiz-Alba, Martinez A., Calvo D., Garcia-Munoz V., Capmany J. Simultaneous transmission of 20×2 WDM/SCM-QKD and 4 bidirectional classical channels over a PON // Optics Express. 2012. V. 20. № 15. P. 16358–16365.
32. Capmany J., Fernandez-Pousa C. Impact of third-order intermodulation on the performance of subcarrier multiplexed quantum key distribution // J. Lightwave Technol. 2011. V. 29. P. 3061–3069.