Работа протокола квантового распределения ключей на непрерывных переменных, не зависящего от измерительных устройств, в оптических транспортных сетях
https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-3-342-348
Аннотация
Проведен численный анализ влияния шумов, вызванных спонтанным комбинационным рассеянием, четырехволновым смешением и линейными перекрестными помехами каналов, на независящие от измерительных устройств (MDI) системы квантового распределения ключей (КРК) на непрерывных переменных (НП). Анализ учитывает симметричность и асимметричность плеч системы, а также возможные схемы распределения каналов для квантового канала, расположенного в C- и O-диапазонах. Приведены математические модели для системы MDI КРКНП и описание указанных шумов. Оценивается скорость генерации секретного ключа с учетом особенностей работы протокола при интеграции с существующими системами DWDM в контексте последующей реализации в телекоммуникационных сетях.
Об авторах
И. О. Воронцова
ITMO University
Россия
Россия
Р. К. Гончаров
ITMO University
Россия
Россия
С. М. Кынев
ITMO University; SMARTS-Quanttelecom LLC
Россия
Россия
Ф. Д. Киселёв
ITMO University; SMARTS-Quanttelecom LLC
Россия
Россия
В. И. Егоров
ITMO University; SMARTS-Quanttelecom LLC
Россия
Россия
Список литературы
1. Scarani V., Bechmann-Pasquinucci H., J Cerf N., Duˇsek M., L¨utkenhaus N., Peev M. The security of practical quantum key distribution. Reviews of Modern Physics, 2009, 81 (3), P. 1301–1350.
2. Pirandola S., Andersen U.L., Banchi L., Berta M., Bunandar D., Colbeck R., Englund D., Gehring T., Lupo C., Ottaviani C., Pereira J.L. Advances in quantum cryptography. Advances in Optics and Photonics, 2020, 12 (4), P. 1012–1236.
3. Gisin N., Ribordy G.G., Titte W., Zbinden H. Quantum cryptography. Reviews of Modern Physics, 2002, 74 (1), P. 145–196.
4. Grosshans F., Van Assche G., Wenger J., Brouri R., Cerf N.J., Grangier P. Quantum key distribution using gaussian-modulated coherent states. Nature, 2003, 421 (1), P. 238–241.
5. Lo H.-K., Curty M., Qi B. Measurement-Device-Independent Quantum Key Distribution. Physical Review Letters, 2012, 108 (3), 130503.
6. Mlejnek M., Kaliteevskiy N., Nolan D.A. Reducing spontaneous Raman scattering noise in high quantum bit rate QKD systems over optical fiber, 2017, URL: https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1712/1712.05891.pdf.
7. Ma X., Razavi M. Alternative schemes for measurement-device-independent quantum key distribution. Physical Review A, 2012, 86 (6), 62319.
8. Papanastasiou P., Ottaviani C., Pirandola S. Finite-size analysis of measurement-device-independent quantum cryptography with continuous variables. Physical Review A, 2017, 96 (10), 042332.
9. Lupo C., Ottaviani C., Papanastasiou P., Pirandola S. Continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution: Composable security against coherent attacks. Physical Review A, 2018, 97 (5), P. 1–10.
10. Weedbrook C., Lance A.M., Bowen W.P., Symul T., Ralph T.C., Lam P.K. Quantum Cryptography Without Switching. Physical Review Letters, 2004, 93 (10), 170504.
11. Grosshans F., Cerf N.J., Wenger J., Tualle-Brouri R., Grangier P. Virtual Entanglement and Reconciliation Protocols for Quantum Cryptography with Continuous Variables. Quantum Information and Computation, 2003, 3 (7), P. 535—552.
12. Laudenbach F., Pacher C., Fung C.-H.F., Poppe A., Peev M., Schrenk B., Hentschel M.,Walther P., U¨ bel H. H. Continuous-Variable Quantum Key Distribution with Gaussian Modulation-The Theory of Practical Implementations. Advanced Quantum Technologies, 2018, 1 (8), 1800011.
13. Devetak I.,Winter A. Distillation of secret key and entanglement from quantum states. Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2005, 461 (1), P. 207–235.
14. Pirandola S., Mancini S., Lloyd S., Braunstein S.L. Continuous-variable quantum cryptography using two-way quantum communication. Nature Physics, 2008, 4 (9), P. 726–730.
15. Lin R., Chen J. Minimizing spontaneous Raman scattering noise for quantum key distribution in WDM network. Optical Fiber Communication Conference, Optica Publishing Group, 2021, F4E–6.
16. Cai C., Sun Y., Ji Y. Intercore spontaneous raman scattering impact on quantum key distribution in multicore fiber. New Journal of Physics, 2020, 22 (8), 083020.
17. Eraerds P., Walenta N., Legre M., Gisin N., Zbinden H. Quantum key distribution and 1 Gbps data encryption over a single fibre. New Journal of Physics, 2010, 12 (6), 063027.
18. Boyd R.W. Nonlinear Optics. 4th Edition. Elsevier, Amsterdam, 2019.
19. Lin Q., Yaman F., Agrawal G.P. Photon-pair generation in optical fibers through four-wave mixing: Role of Raman scattering and pump polarization. Physical Review A, 2007, 75 (1), 023803.
20. Hill A.-M., Payne D. B. Linear crosstalk in wavelength-division-multiplexed optical-fiber transmission systems. Journal of Lightwave Technology, 1985, 3 (3), P. 643–651.
21. Vorontsova I, Goncharov R., Tarabrina A., Kiselev F., Egorov V. Theoretical analysis of quantum key distribution systems when integrated with a DWDM optical transport network. Journal of the Optical Society of America B, 2023, 40 (1), P. 63–71.
22. Vorontsova I, Goncharov R., Tarabrina A., Tupyakov D., Bolychev E., Smirnov S., Kiselev F., Egorov V. Theoretical analysis of measurementdevice- independent quantum key distribution systems integrated into fiber-optic communication lines using dense wavelength division multiplexing. Journal of Optical Technology, 2022, 89 (7), P. 424–429.
23. Tarabrina A., Tupyakov D., Vorontsova I, Goncharov R., Zinovev A., Smirnov S., Kiselev F., Egorov V. Application of optimization methods to minimize noise in quantum key distribution systems integrated into fiber-optic communication lines using dense wavelength division multiplexing. Journal of Optical Technology, 2022, 89 (9), P. 549–554.
24. Li Z., Zhang Y.-C., Xu F., Peng X., Guo H. Continuous-variable measurement-device-independent quantum key distribution. Physical Review A, 2014, 89 (5), 052301.
Рецензия
Для цитирования:
Воронцова И.О., Гончаров Р.К., Кынев С.М., Киселёв Ф.Д., Егоров В.И. Работа протокола квантового распределения ключей на непрерывных переменных, не зависящего от измерительных устройств, в оптических транспортных сетях. Наносистемы: физика, химия, математика. 2023;14(3):342-348. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-3-342-348
For citation:
Vorontsova I., Goncharov R., Kynev S., Kiselev F., Egorov V. Measurement-device-independent continuous variable quantum key distribution protocol operation in optical transport networks. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics. 2023;14(3):342-348. https://doi.org/10.17586/2220-8054-2023-14-3-342-348
Просмотров:
8
Послать статью по эл. почте 