en
Назад
DOI: 10.17586/1023-5086-2023-90-02-03-10
УДК: 530.145:535.12:681.7:53.082.5
Влияние системы поляризационного контроля на параметры системы квантового распределения ключа на непрерывных переменных
Полный текст на elibrary.ru
Публикация в Journal of Optical Technology
Геллерт М.Е., Сулимов Д.В., Наседкин Б.А., Гончаров Р.К., Филипов И.М., Морозова П.А., Гончаров Ф.М., Яшин Д.А., Чистяков В.В., Самсонов Э.О., Егоров В.И., Первушин Б.Е., Адам Ю.А. Влияние системы поляризационного контроля на параметры системы квантового распределения ключа на непрерывных переменных // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 2. С. 3–10. http: doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-02-03-10
Gellert M.E., Sulimov D.M., Nasedkin B.A., Goncharov R.K., Filipov I.M., Morozova P.A., Goncharov F.M., Yashin D.A., Chistyakov V.V., Samsonov E.O., Egorov V.O., Pervushin B.E., Adam Iu. A.The impact of polarization control system on the parameters of continuous variables quantum key distribution system (In Russian) // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 2. P. 3–10. http: doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-02-03-10
M. E. Gellert, D. V. Sulimov, B. A. Nasedkin, R. K. Goncharov, I. M. Filipov, P. A. Morozova, F. M. Goncharov, D. A. Yashin, V. V. Chistiakov, E. O. Samsonov, V. I. Egorov, B. E. Pervushin, and I. A. Adam, "Impact of the polarization control system on continuous-variable quantum key distribution system parameters," Journal of Optical Technology. 90(2), 55-58 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000055
Предмет исследования. В данной работе рассмотрен метод поляризационного контроля оптического излучения для системы квантового распределения ключа на непрерывных переменных для корректного поляризационного демультиплексирования локального осциллятора и сигнального состояния, необходимого для обеспечения корректной работоспособности представленной системы. Цель. Целью данной работы является разработка системы активного поляризационного контроля и экспериментальная оценка влияния данной системы на параметры системы квантового распределения ключа на непрерывных переменных. Метод. Рассмотренная в данной работе система контроля поляризации основывается на постоянном анализе излучения локального осциллятора и максимизации его интенсивности за счёт алгоритма стохастического градиентного спуска. Из-за принципа работы активного поляризационного контроля возникают флуктуации локального осциллятора. Для оценки вносимого шума в работе используется экспериментальная установка, моделирующая модуль отправителя и получателя системы квантового распределения ключа на непрерывных переменных и позволяющая оценить вносимый работой контроллера шум. Основные результаты. Избыточный шум, вызываемый работой поляризационного контроллера, сравним с поляризационными шумами, возникающими в системе квантового распределения ключа. Практическая значимость. Корректная работа системы квантового распределения ключа на непрерывных переменных может быть реализована только с использованием устройства поляризационного контроля. Данные о влиянии контроля поляризации на систему дают понимание того, как в дальнейшем проектировать и разрабатывать системы квантовой криптографии на непрерывных переменных.
квантовое распределение ключей на непрерывных переменных, контроль поляризации, поляризационные искажения, алгоритм активного поляризационного контроля, алгоритм стохастического градиентного спуска
Коды OCIS: 060.0060
Список источников:1. Weedbrook C., Lance A.M., Bowen W.P. et al. Quantum cryptography without switching // Physical review letters. 2004. V. 93. № 17. P. 170504. https: doi.org/10.1103/PhysRevLett.93.170504
2. Laudenbach F., Pacher C., Fung C.H.F. et al. Continuous-variable quantum key distribution with Gaussian modulation — the theory of practical implementations // Advanced Quantum Technologies. 2018. V. 1. № 1. P. 1800011. https: doi.org/10.1002/qute.201800011
3. Grosshans F., Van Assche G., Wenger J. et al. Quantum key distribution using gaussian-modulated coherent states // Nature. 2003. V. 421. № 6920. P. 238–241. https: doi.org/10.1038/nature01289
4. Laudenbach F., Pacher C. Analysis of the trusted-device scenario in continuous variable quantum key distribution // Advanced Quantum Technologies. 2019. V. 2. № 11. P. 1900055. https: doi.org/10.1002/qute.201900055
5. Zhang Y., Chen Z., Pirandola S. et al. Long-distance continuous-variable quantum key distribution over 202.81 km of fiber // Physical review letters. 2020. V. 125. № 1. P. 010502. https:doi.org/10.1103/PhysRevLett.125.010502
6. Wang X., Liu W., Wang P. et al. Experimental study on all-fiber-based unidimensional continuous-variable quantum key distribution // Physical Review A. 2017. V. 95. № 6. P. 062330. https:doi.org/10.1103/PhysRevA.95.062330
7. Waddy D.S., Chen L., Bao X. Polarization effects in aerial fibers // Optical Fiber Technology. 2005. V. 11. № 1. P. 1–19. https:doi.org/10.1016/j.yofte.2004.07.002
8. Waddy D. S., Lu P., Chen L. et al. Fast state of polarization changes in aerial fiber under different climatic conditions // IEEE Photonics Technology Letters. 2001. V. 13. № 9. P. 1035–1037. https:doi.org/10.1109/68.942685
9. Li D. D., Gao S., Li G.C. et al. Field implementation of long-distance quantum key distribution over aerial fiber with fast polarization feedback // Optics express. 2018. V. 26. № 18. P. 22793–22800. https:doi.org/10.1364/OE.26.022793
10. Wang S., Huang P., Wang T. et al. Dynamic polarization control for free-space continuous-variable quantum key distribution // Optics Letters. 2020. V. 45. № 21. P. 5921–5924. https:doi.org/10.1364/OL.404589
11. Zhao Y., Zhang Y., Huang Y. et al. Polarization attack on continuous-variable quantum key distribution // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2018. V. 52. № 1. P. 015501. https:doi.org/10.1088/1361-6455/aaf0b7
12. Shao Y., Pan Y., Wang H. et al. Polarization attack on continuous-variable quantum key distribution with a local oscillator // Entropy. 2022. V. 24. № 7. P. 992. https:doi.org/10.3390/e24070992
13. Geng C., Zhao B., Zhang E. et al. 1.5 kW incoherent beam combining of four fiber lasers using adaptive fiber-optics collimators // IEEE Photonics Technology Letters. 2013. V. 25. № 13. P. 1286–1289. https:doi.org/10.1109/LPT.2013.2263123
14. Liu W., Cao Y., Wang X. et al. Continuous-variable quantum key distribution under strong channel polarization disturbance // Physical Review A. 2020. V. 102. № 3. P. 032625. https:doi.org/10.1103/PhysRevA.102.032625
15. Ma X.C., Sun S.H., Jiang M.S. et al. Local oscillator fluctuation opens a loophole for Eve in practical continuous-variable quantum-key-distribution systems // Physical Review A. 2013. V. 88. № 2. P. 022339. https:doi.org/10.1103/PhysRevA.88.022339
16. Скалли М.О., Зубайри М.С. Квантовая оптика. Пер. с англ. // Под ред. Самарцева В.В. Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2003. 512 с. (Scully M.O., Zubairi M.S. Quantum optics. Translated from English // Ed. Samartsev V.V. Moscow: FIZMATLIT, 2003. 512 p.)