Оценка положения фазового модулятора в интерферометре Саньяка, используемого в системах квантового распределения ключей

Степанов К.В., Борисова А.В., Втюрина А.Г.

Полный текст на elibrary.ru

Ссылка для цитирования:

Степанов К.В., Борисова А.В., Втюрина А.Г. Оценка положения фазового модулятора в интерферометре Саньяка, используемого в системах квантового распределения ключей // Оптический журнал. 2025. Т. 92. № 9. С. 55–61. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-09-55-61

Stepanov K.V., Borisova A.V., Vtyurina A.G. Position determination of the phase modulator in the Sagnac interferometer used in quantum key distribution systems [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2025. V. 92. № 9. P. 55–61. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2025-92-09-55-61

Ссылка на англоязычную версию:

Аннотация:

Предмет исследования. Устройство модуляции фазы для кодирования квантовых состояний на основе асимметрично расположенного в интерферометре Саньяка электрооптического фазового модулятора. Цель работы. Разработка технологичного и повторяемого способа измерения разности хода до фазового модулятора внутри интерферометра Саньяка в системах квантового распределения ключей. Метод. В формирующем интерферометр Саньяка разветвителе создается разность фаз между распространяющимся по и против часовой стрелки непрерывным излучением при прикладывании электрического импульса на фазовый модулятор. Причем однократный электрический импульс создает оптическую разность фаз дважды за счет асимметричного расположения фазового модулятора. Основные результаты. Предложен и экспериментально проверен метод измерения разности времени распространения излучения во встречных направлениях до фазового модулятора в интерферометре Саньяка, который может использоваться для одновременной модуляции фазы и интенсивности в системах квантового распределения ключей. Практическая значимость. Полученные результаты высокоточного технологичного способа измерения разности времени распространения излучения во встречных направлениях до асимметрично установленного фазового модулятора в интерферометре Саньяка актуальны для производства оптоэлектронных модулей систем квантового распределения ключей, где данная величина непосредственно влияет на качество систем и их работоспособность в целом.

Ключевые слова:

квантовое распределение ключей, фазовая модуляция, интерферометр Саньяка

Коды OCIS: 060.5060, 060.5565, 270.5568

Список источников:

1. Zbinden H., Bechmann-Pasquinucci H., Gisin N., et al. Quantum cryptography // Appl. Phys. B. 1988. V. 67. P. 743–748. https://doi.org/10.1007/s003400050574
2. Кулик С.П., Молотков С.Н., Маккавеев А.П. Комбинированный фазово-временной метод кодирования в квантовой криптографии // Письма в ЖЭТФ. 2007. Т. 85. № 6. С. 354–359.
Kulik S.P., Molotkov S.N., Makkaveev A.P. Combined phase-time encoding method in quantum cryptography // JETP Lett. 2007. V. 85. P. 297–301. https://doi.org/10.1134/S0021364007060070
3. Молотков С.Н. Аналог дифференциально-фазовой квантовой криптографии на когерентных состояниях с доказуемой криптографической стойкостью // Письма в ЖЭТФ. 2015. Т. 102. № 6. С. 436–443. https://doi.org/10.7868/S0370274X15180150
Molotkov S.N. Analog of differential-phase quantum cryptography on coherent states with provable cryptographic security // JETP Lett. 2015. V. 102. P. 396–403. https://doi.org/10.1134/S0021364015180095
4. Qi B., Huang L.L., Lo H.K., et al. Quantum key distribution based on a Sagnac loop interferometer and polarization-insensitive phase modulators // IEEE Intern. Symp. Inform. Theory. Washington, USA. July 9–14, 2006. P. 2090–2093. https://doi.org/10.1109/ISIT.2006.261919
5. Roberts G.L., Pittaluga M., Minder M., et al. Patterning-effect mitigating intensity modulator for secure decoy-state quantum key distribution // Opt. Lett. 2018. V. 43. P. 5110–5113. https://doi.org/10.1364/OL.43.005110
6. Tang Y., Dong J. Sagnac interferometer-based time phase coding device and quantum key distribution system // EP Patent 3 823 208 A1. 2019. Publ. May 19, 2021.
7. Алферов С.В., Паргачев И.А. Способ и устройство генерации квантовых состояний в системе квантового распределения ключей с фазовым кодированием // Патент РФ № RU2777422C1. Бюл. 2022. № 22.
Alferov S.V., Pargachev I.A. Method and device for generating quantum states in phase-coded quantum key distribution system // RF Patent № RU2777422C1. Bull. 2022. № 22.
8. Zhirnov A.A., Choban T.V., Stepanov K.V., et al. Distributed acoustic sensor using a double Sagnac interferometer based on wavelength division multiplexing // Sensors. 2022. V. 22. № 7. P. 2772. https://doi.org/10.3390/s22072772
9. Dakin J.P., Pearce D.A.J., Strong A.P., et al. A novel distributed optical fibre sensing system enabling location of disturbances in a Sagnac loop interferometer // Fiber Optic and Laser Sensors V. SPIE, 1988. V. 838. P. 325–328. https://doi.org/10.1117/12.942527