Исследование статистики регистрации одиночных фотонов двумя фотодетекторами для применений в квантовой криптографии
https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-4-91-104
Аннотация
Предложен метод обнаружения атаки с делением числа фотонов в квантово-криптографических системах связи по измерению распределения числа фотонов в лазерном импульсе. Вместо использования сложного фотодетектора, способного различать число зарегистрированных фотонов, мы предлагаем использовать два обычных однофотонных детектора на основе лавинных фотодиодов. Представлены результаты экспериментов по измерению числа фотонов в лазерном импульсе и их сравнение с теоретическими расчетами. Обсуждаются пределы применимости предложенного метода.
Об авторах
Д. Б. Третьяков
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН; Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
А. В. Коляко
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН; Новосибирский государственный университет; Институт лазерной физики СО РАН
Россия
Россия
А. С. Плешков
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН; Новосибирский государственный университет; Институт лазерной физики СО РАН
Россия
Россия
В. М. Энтин
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН; Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
И. И. Рябцев
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН; Новосибирский государственный университет
Россия
Россия
И. Г. Неизвестный
Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН; Новосибирский государственный технический университет
Россия
Россия
Список литературы
1. Gisin N., Ribordy G., Tittel W., Zbinden H. Quantum cryptography. Rev. of Mod. Phys., 2002, vol. 74, p. 145-195.
2. Wooters W. K., Zurek W. H. A Single Quantum Cannot Be Cloned. Nature, 1982, vol. 299, p. 802-803.
3. Bennet C. H., Brassard G. Quantum cryptography: public key distribution and coin tossing. In: Proc. of IEEE Inter. Conf. on Comput. Sys. and Sign. Proces. Bangalore, India, 1984, p. 175-179.
4. Bennet C. H., Bessette F., Brassard G., Salvail L. Experimental quantum cryptography. J. Cryptology, 1992, vol. 5, p. 3-28.
5. Dusek M., Haderka O., Hendrych M. Generalized beam-splitting attack in quantum cryptography with dim coherent states. Opt. Commun., 1999, vol. 169, p. 103-108.
6. Liang L., Lin G. W., Hao Y. M., Niu Y. P., Gong S. Q. Quantum non-demolition measurement of small photon numbers using stored light. Phys. Rev. A, 2014, vol. 90, p. 055801.
7. Scarani V., Acin A., Ribordy G., Gisin N. Quantum Cryptography Protocols Robust against Photon Number Splitting Attacks for Weak Laser Pulse Implementations. Phys. Rev. Lett., 2004, vol. 92, p. 057901.
8. Acin A., Gisin N., Scarani V. Coherent-pulse implementations of quantum cryptography protocols resistant to photon-number-splitting attacks. Phys. Rev. A, 2004, vol. 69, p. 012309.
9. Stucki D., Brunner N., Gisin N., Scarani V., Zbinden H. Fast and simple one-way quantum key distribution. Appl. Phys. Lett., 2005, vol. 87, p. 194108.
10. Hwang Won-Young. Quantum Key Distribution with High Loss: Toward Global Secure Communication. Phys. Rev. Lett., 2003, vol. 91, p. 057901.
11. Gaidash A., Egorov V., Gleim A. Revealing beam-splitting attack in a quantum cryptography system with a photon-numberresolving detector. Journal of the Optical Society of America B, 2016, vol. 33, p. 1451-1455.
12. Lita A. E., Miller A. J., Sae Woo Nam. Counting near-infrared single-photons with 95 % efficiency. Optics Express, 2008, vol. 16, p. 3032-3040.
13. Kalashnikov D. A., Si Hui Tan, Chekhova M. V., Krivitsky L. A. Accessing photon bunching with a photon number resolving multi-pixel detector. Optics Express, 2011, vol. 19, p. 9352-9363.
14. Achilles D., Silberhorn C., Sliwa C., Banaszek K., Walmsley I. A. Fiber-assisted detection with photon number resolution. Optics Letters, 2003, vol. 28, p. 2387-2389.
15. Calsamiglia J., Barnett S. M., Lutkenhaus N. Conditional beam-splitting attack on quantum key distribution. Phys. Rev. A, 2001, vol. 65, p. 012312.
16. Третьяков Д. Б., Коляко А. В., Плешков А. С., Энтин В. М., Рябцев И. И., Неизвестный И. Г. Генерация квантового ключа в однофотонных системах связи // Автометрия. 2016. Т. 52. С. 44-54.
17. Рябцев И. И., Третьяков Д. Б., Коляко А. В., Плешков А. С., Энтин В. М., Неизвестный И. Г., Латышев А. В., Асеев А. Л. Элементная база квантовой информатики II: Квантовые коммуникации с одиночными фотонами // Микроэлектроника. 2017. Т. 46. С. 131-141.
Рецензия
Для цитирования:
Третьяков Д.Б., Коляко А.В., Плешков А.С., Энтин В.М., Рябцев И.И., Неизвестный И.Г. Исследование статистики регистрации одиночных фотонов двумя фотодетекторами для применений в квантовой криптографии. Сибирский физический журнал. 2018;13(4):91-104. https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-4-91-104
For citation:
Tretyakov D.B., Kolyako A.V., Pleshkov A.S., Entin V.M., Ryabtsev I.I., Neizvestny I.G. Investigation of the Statistics of Single-Photon Counting by Two Photodetectors for Applications in Quantum Cryptography. SIBERIAN JOURNAL OF PHYSICS. 2018;13(4):91-104. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/2541-9447-2018-13-4-91-104
Просмотров:
159
Послать статью по эл. почте 