DOI: 10.17586/2226-1494-2017-17-4-599-604


УДК535.327

ИСКАЖЕНИЯ СИНХРОНИЗАЦИОННОГО СИГНАЛА В СИСТЕМАХ КВАНТОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ КЛЮЧА НА БОКОВЫХ ЧАСТОТАХ МОДУЛИРОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Дубровская В. Д., Чивилихин С. А.


Язык статьи - русский

Ссылка для цитирования: Дубровская В.Д., Чивилихин С.А. Искажения синхронизационного сигнала в системах квантового распределения ключа на боковых частотах модулированного излучения // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. 2017. Т. 17. № 4. С. 599–604. doi: 10.17586/2226-1494-2017-17-4-599-604

Аннотация

Предмет исследования. Исследована зависимость параметров сигнала синхронизации от температурных эффектов в оптоволоконном кабеле для системы квантовой связи на поднесущих частотах. Рассматриваются две основные причины искажения сигнала: изменение показателя преломления в зависимости от среднесуточной температуры и дисперсионные эффекты в оптическом волокне, по которому передается сигнал в системе. Метод. Для учета указанных эффектов создана температурная модель. Рассчитана задержка сигнала в результате внешних воздействий в системе, работающей со стандартным оптоволоконным кабелем. Учтены реальные эксплуатационные условия, включая условия прокладки кабеля, среднесуточную температуру и скорость ветра. Основные результаты. Моделирования проведено на стандартном одномодовом оптоволокне ITU-T G.652D. Экспериментально получено, что максимальное расчетное рассогласование фазы сигнала синхронизации для системы, работающей с длиной волокна 100 км, соответствует временной задержке сигнала 1,7 пс. Рассчитаны максимальные интервалы работы системы без использования фазовой регулировки. Полученные результаты использованы для улучшения параметров системы квантовой связи на поднесущих частотах. Определено, что изменение показателя преломления в волокне вызывает значительное искажение сигнала. Показано, что стабильная работа возможна при подстройке каждые 158 мс. Дополнительная задержка фазы, возникающая в результате дисперсионных эффектов, должна корректироваться каждые 2,3 часа. Практическая значимость. Полученные результаты позволяют оптимизировать параметры системы квантового распределения ключа на боковых частотах  и увеличить общую скорость генерации ключа.


Ключевые слова: квантовые коммуникации, синхронизация, температурные воздействия на сигнал, хроматическая дисперсия, квантовое распределение ключа

Благодарности. Исследование проведено при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации (074-U01) и Министерства образования и науки Российской Федерации, грант #14.578.21.0112 (RFMEFI57815X0112), контракт №02.G25.31.0229.

Список литературы

1. Scarani V., Bechmann-Pasquinucci H., Cerf N.J. et al. The security of practical quantum key distribution // Reviews of Modern Physics. 2009. V. 81. P. 1301–1350. doi: 10.1103/RevModPhys.81.1301
2. Bennett C., Brassard G. Quantum cryptography: public key distribution and coin tossing // Theoretical Computer Science. 2014. V. 560. P. 7–11. doi: 10.1016/j.tcs.2014.05.025
3. Agrawal G.P. Fiber-Optic Communication Systems. 3rd ed. John Wiley & Sons, 2002. 530 p.
4. Merolla J.M., Mazurenko Y. et al. Phase-modulation transmission system for quantum cryptography // Optics Letters. 1999. V. 24. N 2. P. 104–106.
5. Korzh B., Wen Lim C.C. et al. Provably secure and practical quantum key distribution over 307km of optical fibre // Nature Photonics. 2015. V. 9. N 3. P. 163–168. doi: 10.1038/nphoton.2014.327
6. Wang S., Chen W., Guo J.F. et al. 2 GHz clock quantum key distribution over 260 km of standard telecom fiber // Optics Letters. 2012. V. 37. N 6. P. 1008–1010. doi: 10.1364/OL.37.001008
7. Kovalenko A.N. High-temperature superconductivity: from macro- to nanoscale structures // Наносистемы: физика, химия, математика. 2016. Т. 7. № 6. С. 941–970. doi: 10.17586/2220-8054-2016-7-6-941-970
8. Dubrovskaia V.D., Chivilikhin S.A. Temperature dependence of the optical fiber cable parameters in subcarrier wave quantum communication systems // Наносистемы: физика, химия, математика. 2016. Т. 7. №2. С. 371–377. doi: 10.17586/2220-8054-2016-7-2-371-377
9. Gleim A.V., Egorov V.I., Nazarov Y.V. et al. Secure polarization-independent subcarrier quantum key distribution in optical fiber channel using BB84 protocol with a strong reference // Optics Express. 2016. V. 24. N 3. P. 2619–2633. doi: 10.1364/OE.24.002619
10. Gleim A., Egorov V., Nazarov Y.V. et al. Polarization insensitive 100 MHz clock subcarrier quantum key distribution over a 45 dB loss optical fiber channel // CLEO: QELS_Fundamental Science. 2015. P. 1551p. doi: 10.1364/CLEO_QELS.2015.FF1A.5
11. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. 5е изд. Л.: Атомиздат, 1979. 417 с.
12. Carslaw H.S., Jaeger J.C. Conduction of Heat in Solids. Oxford University Press, 1959, 510 p.
13. Glоjm A.V., Anisimov A.A., Asnis L.N. et al. Quantum key distribution in an optical fiber at distances of up to 200 km and a bit rate of 180 bit // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2014. V. 78. N 3. P. 171–175. doi: 10.3103/S1062873814030095
14. Kato T., Koyano Y., Nishimura M. Temperature dependence of chromatic dispersion in various types of optical fiber // Optics Letters. 2000. V. 25. N 16. P. 1156–1158.
15. Hamp M.J., Wright J., Hubbard M., Brimacombe B. Investigation into the temperature dependence of chromatic dispersion in optical fiber // IEEE Photonics Technology Letters. V. 14. N 11. P. 1524–1526. doi: 10.1109/LPT.2002.803902
 

Информация 2001-2017 ©
Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики.
Все права защищены.

Яндекс.Метрика