一种新的单光源多波长双向量子密钥分发系统

岳孝林; 王金东; 魏正军; 郭邦红; 刘颂豪

doi:10.7498/aps.61.184215

摘要

针对"即插即用"双向量子密钥分发系统传输效率低的实际问题, 详细分析了系统低效的原因和当前的解决方案, 提出了一种单光源多波长双向量子密钥分发方案. 该方案采用波分复用器件作为滤波器来产生量子密钥分发所需的多波长信号. 与其他多波长方案相比, 该方案的优点是在实现高速多波长量子密钥分发时, 不再受外界控制源调制速率和精度等性能的影响, 不再带来多激光器引入的边信道攻击的缺陷, 且整体系统易于集成. 该方案为"即插即用"量子密钥分发系统的高效研究提供了一个新的参考方案.

关键词:

Abstract

Low-efficiency is an important issue in "plug and play" quantum key distribution system for practical application. The inefficient reasons of system and the current solutions are analyzed. And then a new quantum key distribution scheme with multi-wavelength pulses is proposed, in which a broadband optical source and the WDMs are combined to generate the optical pulses with four wavelengths. Moreover, the WDMs can also be used as a filter to extract the signal in the proposed scheme. Compared with other schemes, this scheme is highly stable, more securate and independent of the response speed of the control systems. The scheme can be used in high efficiency "plug and play" quantum key distribution system in practice.

Keywords:

作者及机构信息

1.
华南师范大学信息光电子科技学院广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广州 510006;

2.
华南师范大学光子信息技术广东省高校重点实验室, 广州 510006

基金项目: 国家自然科学基金重大研究计划(批准号: 91121023);国家自然科学基金(批准号: 61108039, 60978009)和国家重点基础研究发展计划(批准号: 2011CBA00200)资助的课题.

Authors and contacts

1.
Laboratory of Nanophotonic Functional Materials and Devices, School of Information and Photoelectronic Science and Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510006, China;

2.
Laboratory of Quantum Information Technology, South China Normal University, Guangzhou 510006, China

Funds: Project supported by the Major Research Plan of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 91121023), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61108039, 60978009), and the National Basic Research Program of China (Grant No. 2011CBA00200).

参考文献

[1]	Bennett C H, Brassard G 1984 Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing, Bangalore, India, New York: IEEE 175
[2]	Bennett C H 1992 Phys. Rev. Lett. 68 3121
[3]	Bennett C H, Brassard G, Mermin N D 1992 Phys. Rev. Lett. 68 557
[4]	Gisin N, Ribordy G, Tittel W, Zbinden H 2002 Rev. Mod. Phys. 74 145
[5]	Zhou N R, Zeng G H, Gong L H, Liu S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 5066 (in Chinese) [周南润, 曾贵华, 龚黎华, 刘三秋 2007 56 5066]
[6]	Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H 2010 Physica Scripta 81 045009
[7]	Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H 2010 Int. J. Theor. Phys. 49 2035
[8]	Inoue K, Waks E, Yamamoto Y 2002 Phys. Rev. Lett. 89 037902
[9]	Mo X F, Zhu B, Han Z F, Gui Y, Guo G C 2005 Opt. Lett. 30 19
[10]	Gobby C, Yuan Z L, Shields A J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3762
[11]	Hu H P, Zhang J, Wang J D, Huang Y X, Lu Y Q, Liu S H, Lu W 2008 Acta Phys. Sin. 57 5605 (in Chinese) [胡华鹏, 张静, 王金东, 黄宇娴, 路轶群, 刘颂豪, 路巍 2008 57 5605]
[12]	Wang J D, Lu W, Zhao F, Liu X B, Guo B H, Zhang J, Huang Y X, Lu Y Q, Liu S H 2008 Acta Phys. Sin. 57 4214 (in Chinese) [王金东, 路巍, 赵峰, 刘小宝, 郭邦红, 张静, 黄宇娴, 路轶群, 刘颂豪 2008 57 4214]
[13]	Donald S B, William P R 2002 New J. Phys. 4 42.1
[14]	Chen W, Han Z F, Mo X F, Xu F X, Wei G, Guo G C 2008 Chin. Sci. Bull. 53 1310
[15]	Wang J D, Qin X J, Wei Z J, Liu X B, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 281 (in Chinese) [王金东, 秦晓娟, 魏正军, 刘小宝, 廖常俊, 刘颂豪 2010 59 281]
[16]	Zhang L J, Wang Y G, Yin Z Q, Chen W, Yang Y, Zhang T, Huang D J, Wang S, Li F Y, Han Z F 2011 Chin. Sci. Bull. 56 2305
[17]	Muller A, Herzog T, Huttner B, Tittel W, Zbinden H, Gisin N 1997 Appl. Phys. Lett. 70 793
[18]	Stucki D, Gisin N, Guinnard O, Ribordy G, Zbinden H 2002 New J. Phys. 4 41.1
[19]	Honjo T, Inoue K 2005 Jpn. J. Appl. Phys. 44 6550
[20]	Peng X, Jiang H, Guo H 2008 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 41 085509
[21]	Antia L L, Christian K 2007 Opt. Express 15 9388
[22]	Sebastian N, Martin F, Tobias S M, Henning W, Harald W 2009 New J. Phys. 11 065001
[23]	Lee S H, Jeong K H, Kim S H, Kin K H 2008 J. Korean Phys. Soc. 52 5

施引文献

[1]	Bennett C H, Brassard G 1984 Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing, Bangalore, India, New York: IEEE 175
[2]	Bennett C H 1992 Phys. Rev. Lett. 68 3121
[3]	Bennett C H, Brassard G, Mermin N D 1992 Phys. Rev. Lett. 68 557
[4]	Gisin N, Ribordy G, Tittel W, Zbinden H 2002 Rev. Mod. Phys. 74 145
[5]	Zhou N R, Zeng G H, Gong L H, Liu S Q 2007 Acta Phys. Sin. 56 5066 (in Chinese) [周南润, 曾贵华, 龚黎华, 刘三秋 2007 56 5066]
[6]	Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H 2010 Physica Scripta 81 045009
[7]	Zhou N R, Wang L J, Ding J, Gong L H 2010 Int. J. Theor. Phys. 49 2035
[8]	Inoue K, Waks E, Yamamoto Y 2002 Phys. Rev. Lett. 89 037902
[9]	Mo X F, Zhu B, Han Z F, Gui Y, Guo G C 2005 Opt. Lett. 30 19
[10]	Gobby C, Yuan Z L, Shields A J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3762
[11]	Hu H P, Zhang J, Wang J D, Huang Y X, Lu Y Q, Liu S H, Lu W 2008 Acta Phys. Sin. 57 5605 (in Chinese) [胡华鹏, 张静, 王金东, 黄宇娴, 路轶群, 刘颂豪, 路巍 2008 57 5605]
[12]	Wang J D, Lu W, Zhao F, Liu X B, Guo B H, Zhang J, Huang Y X, Lu Y Q, Liu S H 2008 Acta Phys. Sin. 57 4214 (in Chinese) [王金东, 路巍, 赵峰, 刘小宝, 郭邦红, 张静, 黄宇娴, 路轶群, 刘颂豪 2008 57 4214]
[13]	Donald S B, William P R 2002 New J. Phys. 4 42.1
[14]	Chen W, Han Z F, Mo X F, Xu F X, Wei G, Guo G C 2008 Chin. Sci. Bull. 53 1310
[15]	Wang J D, Qin X J, Wei Z J, Liu X B, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 281 (in Chinese) [王金东, 秦晓娟, 魏正军, 刘小宝, 廖常俊, 刘颂豪 2010 59 281]
[16]	Zhang L J, Wang Y G, Yin Z Q, Chen W, Yang Y, Zhang T, Huang D J, Wang S, Li F Y, Han Z F 2011 Chin. Sci. Bull. 56 2305
[17]	Muller A, Herzog T, Huttner B, Tittel W, Zbinden H, Gisin N 1997 Appl. Phys. Lett. 70 793
[18]	Stucki D, Gisin N, Guinnard O, Ribordy G, Zbinden H 2002 New J. Phys. 4 41.1
[19]	Honjo T, Inoue K 2005 Jpn. J. Appl. Phys. 44 6550
[20]	Peng X, Jiang H, Guo H 2008 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 41 085509
[21]	Antia L L, Christian K 2007 Opt. Express 15 9388
[22]	Sebastian N, Martin F, Tobias S M, Henning W, Harald W 2009 New J. Phys. 11 065001
[23]	Lee S H, Jeong K H, Kim S H, Kin K H 2008 J. Korean Phys. Soc. 52 5

[1]	商景诚, 吴涛, 何兴道, 杨传音. 气体自发瑞利-布里渊散射的理论分析及压强反演. , 2018, 67(3): 037801. doi: 10.7498/aps.67.20171672
[2]	潘安, 王东, 史祎诗, 姚保利, 马臻, 韩洋. 多波长同时照明的菲涅耳域非相干叠层衍射成像. , 2016, 65(12): 124201. doi: 10.7498/aps.65.124201
[3]	林悠优, 李江涛, 朱海永, 廖小青, 段延敏, 章健, 唐定远. Nd:YAG陶瓷与单晶4F3/2–4I13/2跃迁的弱谱线多波长激光性能对比. , 2015, 64(20): 204204. doi: 10.7498/aps.64.204204
[4]	薛明晰, 陈志斌, 王伟明, 欧阳慧泉, 刘先红, 宋岩, 张超, 肖文健, 侯章亚. 多波长红外激光二极管峰值光谱热漂移研究. , 2014, 63(15): 154206. doi: 10.7498/aps.63.154206
[5]	任秀云, 田兆硕, 杨敏, 孙兰君, 付石友. 相干瑞利散射海水水下温度测量技术的理论研究. , 2014, 63(8): 083302. doi: 10.7498/aps.63.083302
[6]	魏正军, 万伟, 王金东, 廖常俊, 刘颂豪. 基于法拉第-麦克尔逊干涉检测的低误码差分相位编码实验系统. , 2011, 60(9): 094216. doi: 10.7498/aps.60.094216.2
[7]	付鹏涛, 韩纪锋, 牟艳红, 韩丹, 杨朝文. 瑞利散射法研究超声喷流二氧化碳团簇尺度轴向分布. , 2011, 60(5): 053602. doi: 10.7498/aps.60.053602
[8]	沈法华, 舒志峰, 孙东松, 王忠纯, 薛向辉, 陈廷娣, 窦贤康. 瑞利散射多普勒激光雷达风场反演方法. , 2011, 60(6): 060704. doi: 10.7498/aps.60.060704
[9]	王小林, 周朴, 马阎星, 马浩统, 许晓军, 刘泽金, 赵伊君. 基于随机并行梯度下降算法的多波长激光相干合成. , 2010, 59(8): 5474-5478. doi: 10.7498/aps.59.5474
[10]	张婧, 潘炜, 闫连山, 罗斌. 基于光纤自相位调制多波长全光再生的色散管理优化. , 2010, 59(10): 7002-7007. doi: 10.7498/aps.59.7002
[11]	王金东, 秦晓娟, 魏正军, 刘小宝, 廖常俊, 刘颂豪. 一种高效量子密钥分发系统主动相位补偿方法. , 2010, 59(1): 281-286. doi: 10.7498/aps.59.281
[12]	胡华鹏, 张静, 王金东, 黄宇娴, 路轶群, 刘颂豪, 路巍. 双协议量子密钥分发系统实验研究. , 2008, 57(9): 5605-5611. doi: 10.7498/aps.57.5605
[13]	林一满, 梁瑞生, 路轶群, 路洪, 郭邦红, 刘颂豪. 自动补偿高效的差分相位编码QKD系统. , 2007, 56(7): 3931-3936. doi: 10.7498/aps.56.3931
[14]	郭邦红, 路轶群, 王发强, 赵峰, 胡敏, 林一满, 廖常俊, 刘颂豪. 相位调制量子密钥分配系统中低频振动相移的实时跟踪补偿. , 2007, 56(7): 3695-3702. doi: 10.7498/aps.56.3695
[15]	郑力明, 王发强, 刘颂豪. 光纤色散与损耗对光量子密钥分发系统的影响. , 2007, 56(4): 2180-2183. doi: 10.7498/aps.56.2180
[16]	陈霞, 王发强, 路轶群, 赵峰, 李明明, 米景隆, 梁瑞生, 刘颂豪. 运行双协议相位调制的量子密钥分发系统. , 2007, 56(11): 6434-6440. doi: 10.7498/aps.56.6434
[17]	李明明, 王发强, 路轶群, 赵峰, 陈霞, 梁瑞生, 刘颂豪. 高稳定的差分相位编码量子密钥分发系统. , 2006, 55(9): 4642-4646. doi: 10.7498/aps.55.4642
[18]	吴光, 周春源, 陈修亮, 韩晓红, 曾和平. 长距离长期稳定的量子密钥分发系统. , 2005, 54(8): 3622-3626. doi: 10.7498/aps.54.3622
[19]	齐国生, 肖家曦, 刘嵘, 蒋培军, 佘鹏, 徐端颐. 光致变色二芳基乙烯多波长光存储研究. , 2004, 53(4): 1076-1080. doi: 10.7498/aps.53.1076
[20]	寿倩, 张海潮, 邓莉, 刘叶新, 林位株. 四波混频与瑞利散射场的干涉现象. , 2003, 52(4): 1019-1022. doi: 10.7498/aps.52.1019

计量

文章访问数: 6538
PDF下载量: 460
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板