使用雪崩光二极管单光子探测器对双场量子密钥分布的性能评估

科学领域:

• 量子通信是一种量子通信.
• 量子密码学 量子密码学
• 光子学是指光子学的使用方法.

背景情况:

• 双场量子密钥分布 (TF-QKD) 提供了一种途径,以确保远距离通信超越无重复器的边界.
• 雪崩光二极管 (APD) 是QKD的实用单光子探测器,因为它们的尺寸,成本和室温操作.
• APD中的缺陷,例如脉冲后,死亡时间和暗计数,可以显著阻碍TF-QKD系统性能.

研究的目的:

• 为TF-QKD开发一个详细的模拟模型,以考虑APD的缺陷.
• 量化分析个别APD非理想因素对TF-QKD性能的影响.
• 在现实的APD条件下比较不同TF-QKD协议的性能.

主要方法:

• 开发一个全面的TF-QKD模拟模型.
• 包括关键的APD缺陷:后脉冲概率,死亡时间和暗数.
• 使用模拟模型对三种代表性TF-QKD协议 (包括SNS) 的比较分析.

主要成果:

• 后脉冲的概率,特别是来自高强度的参考脉冲,成为限制TF-QKD性能的主要因素.
• 在相同的APD条件下,发送或不发送 (SNS) 协议在远距离量子通信中表现出卓越的性能.
• SNS协议的优势来自于其更高的信号光子数量和更好的噪声弹性.

结论:

• APD的缺陷极大地影响了紧,实用的TF-QKD系统的性能.
• 脉冲后缓解策略对于优化基于APD的TF-QKD至关重要.
• SNS协议是使用APD探测器进行强大的远距离量子密钥分配的有希望的候选者.