使用基于萨格纳克的光学和兼容的电子设备的时隔阶段编码量子密钥分布

科学领域:

• 量子信息科学 量子信息科学
• 量子密码学 量子密码学
• 光学通信系统 光学通信系统

背景情况:

• 量子密钥分布 (QKD) 通过利用量子力学原理提供安全的通信.
• 现有的QKD方案经常面临环境稳定性和复杂的校准要求的挑战.
• 时间桶编码是一个有前途的QKD协议,但其实际实施需要强大而稳定的设置.

研究的目的:

• 引入一种新的定时区分阶段编码量子密钥分配 (QKD) 系统.
• 证明一个本质上稳定且对环境干扰不敏感的QKD方案.
• 展示这种新的QKD方法的实际性能和适用性.

主要方法:

• 使用具有固有稳定的萨格纳克型干扰仪的发射器进行时间相位编码.
• 采用一个紧的QKD系统进行实验验证.
• 使用可变光学减弱器模拟通道损失,以评估不同条件下的性能.
• 在120公里的光纤线圈上进行了为期9天的连续测试.

主要成果:

• 在20dB的频道损失下实现了6.2kbps的安全密钥速率,在30dB的频道损失下达到0.4kbps.
• 在120公里的光纤线圈上,在9天的时间内,表现出稳定的量子比特错误率 (QBER) 在0.4%0.6%的时间区基础上.
• 该系统需要与现有的极化或相位编码方案相似的电能,不需要强度校准.

结论:

• 本文所介绍的时间阶段编码QKD方案提供了固有的稳定性和高性能.
• 基于萨格纳克干扰仪的方法消除了对强度校准的需求,并降低了对环境因素的敏感性.
• 这种强大且兼容的QKD方案适用于各种应用,包括BB84和测量设备独立的QKD (MDI-QKD).