基于偏振编码的副载波复用量子密钥分发研究

赵顾颢; 赵尚弘; 幺周石; 蒙文; 王翔; 朱子行; 刘丰

doi:10.7498/aps.61.240306

摘要

提出了一种采用相位合成偏振态编码的副载波复用量子密钥分发方案, 该方案在不增加系统设备的前提下允许多路量子密钥通过并行的边带信道同时进行分发. 每一个边带的偏振态可通过控制副载波的相位随机且独立地合成. 该方案允许量子密钥系统的成钥率成倍的增加. 仿真实验证明, 通过调整每个副载波相位能够理想地调整和控制边带的偏振态.

关键词:

A subcarrier multiplexing quantum key distribution is based on phase modulation polarization coding scheme. The key could be shared by several parallel sideband channels, and each sideband has a random and independent polarization which is synthesized by controlling the phase difference of subcarriers in two electro-optical phase modulators. The key rate could be increased multiply. The simulation result shows that the scheme works well.

Keywords:

PACS:

作者及机构信息

1.
空军工程大学电讯工程学院, 西安 710077;

2.
中国空间技术研究院西安分院, 西安 710000

基金项目: 中国空间技术研究院科技委员会发展研究项目(批准号: 2011WK11)资助的课题.

Authors and contacts

1.
The Telecommunication Engineering Institute, Air Force Engineering University, Xi'an 710077, China;

2.
Xi'an Branch of China Academy of Space Technology, Xi'an 710000, China

Funds: Project supported by the China Academy of Space Technology Committee on Science and Technology Development (Grant No. 2011WK11).

参考文献

[1]	Ursin R, Tiefenbacher F, Schmitt M T, Weier H, Scheidl T, Lindenthal M, Blauensteiner B, Jennewein T, Perdigues J, Trojek P, Ömer B, F箁st M, Meyenburg M, Rarity J, Sodnik Z, Barbieri C, Weinfurter H, Zeilinger A 2007 Nat. Phys. 3 481
[2]	Gobby C, Yuan Z L, Shields A J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3764
[3]	Eraerds P, Walenta N, Legré M, Gisin N, Zbinden H 2010 New J. Phys. 12 27
[4]	Stucki D, Walenta N, Vannel F, Thew R T, Gisin N, Zbinden H, Gray S, Towery C R, Ten S 2009 New J. Phys. 11 075003
[5]	Schmitt M T, Weier H, Fuerst M, Ursin R, Tiefenbacher F, Scheidl T, Perdigues J, Sodnik Z, Kurtsiefer C, Rarity J G, Zeilinger A, Weinfurter H 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010504
[6]	Wang J D, Wei Z J, Zhang H, Zhang H N, Chen S, Qin X J, Guo J P, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 5514 (in Chinese) [王金东, 魏正军, 张辉, 张华妮, 陈帅, 秦晓娟, 郭健平, 廖常俊, 刘颂豪 2010 59 5514]
[7]	Jiao R Z, Zhang S, Ma H Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 110303 (in Chinese) [焦荣珍, 张弨, 马海强 2011 60 110303]
[8]	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]
[9]	Inoue K, Waks E, Yamamoto Y 2002 Phys. Rev. Lett. 89 037902
[10]	Zhou C, Wu G, Chen X, Zeng H 2003 Appl. Phys. Lett. 83 9
[11]	Mora J, Ruiz-Alba A, Amaya W, Martíinez A, Garcíia M V, Calvo D 2012 J. Opt. Lett. 37 2031
[12]	Yoshino K, Fujiwara M, Tanaka A, Takahashi S, Nambu Y, Tomita A, Miki S, Yamashita T, Wang Z, Sasaki M, Tajima A 2012 Opt. Lett. 37 223
[13]	Ortigosa B, Capmany A 2006 J. Phys. Rev. A 73 024305
[14]	Martíinez A, Amaya W, Ruiz A A, Mora J, Ortigosa B A, Capmany J 2009 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 15 1607
[15]	Capmany J 2009 Opt. Express. 17 6457
[16]	Mora J, Ruiz A A, Amaya W, Martíinez A, Garcíia M V, Calvo D, Capmany J 2012 Opt. Lett. 37 2031
[17]	Tang Z L, Li M, Wei Z J, Lu F, Liao CJ, Liu S H 2005 Acta Phys. Sin. 54 2534 (in Chinese) [唐志列, 李铭, 魏正军, 卢非, 廖常俊 2005 54 2534]

[1]	Ursin R, Tiefenbacher F, Schmitt M T, Weier H, Scheidl T, Lindenthal M, Blauensteiner B, Jennewein T, Perdigues J, Trojek P, Ömer B, F箁st M, Meyenburg M, Rarity J, Sodnik Z, Barbieri C, Weinfurter H, Zeilinger A 2007 Nat. Phys. 3 481
[2]	Gobby C, Yuan Z L, Shields A J 2004 Appl. Phys. Lett. 84 3764
[3]	Eraerds P, Walenta N, Legré M, Gisin N, Zbinden H 2010 New J. Phys. 12 27
[4]	Stucki D, Walenta N, Vannel F, Thew R T, Gisin N, Zbinden H, Gray S, Towery C R, Ten S 2009 New J. Phys. 11 075003
[5]	Schmitt M T, Weier H, Fuerst M, Ursin R, Tiefenbacher F, Scheidl T, Perdigues J, Sodnik Z, Kurtsiefer C, Rarity J G, Zeilinger A, Weinfurter H 2007 Phys. Rev. Lett. 98 010504
[6]	Wang J D, Wei Z J, Zhang H, Zhang H N, Chen S, Qin X J, Guo J P, Liao C J, Liu S H 2010 Acta Phys. Sin. 59 5514 (in Chinese) [王金东, 魏正军, 张辉, 张华妮, 陈帅, 秦晓娟, 郭健平, 廖常俊, 刘颂豪 2010 59 5514]
[7]	Jiao R Z, Zhang S, Ma H Q 2011 Acta Phys. Sin. 60 110303 (in Chinese) [焦荣珍, 张弨, 马海强 2011 60 110303]
[8]	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]
[9]	Inoue K, Waks E, Yamamoto Y 2002 Phys. Rev. Lett. 89 037902
[10]	Zhou C, Wu G, Chen X, Zeng H 2003 Appl. Phys. Lett. 83 9
[11]	Mora J, Ruiz-Alba A, Amaya W, Martíinez A, Garcíia M V, Calvo D 2012 J. Opt. Lett. 37 2031
[12]	Yoshino K, Fujiwara M, Tanaka A, Takahashi S, Nambu Y, Tomita A, Miki S, Yamashita T, Wang Z, Sasaki M, Tajima A 2012 Opt. Lett. 37 223
[13]	Ortigosa B, Capmany A 2006 J. Phys. Rev. A 73 024305
[14]	Martíinez A, Amaya W, Ruiz A A, Mora J, Ortigosa B A, Capmany J 2009 IEEE J. Sel. Topics Quantum Electron. 15 1607
[15]	Capmany J 2009 Opt. Express. 17 6457
[16]	Mora J, Ruiz A A, Amaya W, Martíinez A, Garcíia M V, Calvo D, Capmany J 2012 Opt. Lett. 37 2031
[17]	Tang Z L, Li M, Wei Z J, Lu F, Liao CJ, Liu S H 2005 Acta Phys. Sin. 54 2534 (in Chinese) [唐志列, 李铭, 魏正军, 卢非, 廖常俊 2005 54 2534]

[1]	张光伟, 白建东, 颉琦, 靳晶晶, 张永梅, 刘文元. 连续变量量子密钥分发系统中动态偏振控制研究. , 2024, 73(6): 060301. doi: 10.7498/aps.73.20231890
[2]	赵富, 胡渝曜, 王鹏, 刘军. 偏振复用散射成像. , 2023, 72(15): 154201. doi: 10.7498/aps.72.20230551
[3]	沈琦琦, 张毅, 王金东, 於亚飞, 魏正军, 张智明. 量子密钥分发系统中抗扰动偏振编码模式的实验研究. , 2021, 70(18): 180302. doi: 10.7498/aps.70.20210749
[4]	杜聪, 王金东, 秦晓娟, 魏正军, 於亚飞, 张智明. 基于混合编码的测量设备无关量子密钥分发的简单协议. , 2020, 69(19): 190301. doi: 10.7498/aps.69.20200162
[5]	王仁德, 张亚萍, 祝旭锋, 王帆, 李重光, 张永安, 许蔚. 基于光学扫描全息密码术的多图像并行加密. , 2019, 68(11): 114202. doi: 10.7498/aps.68.20190162
[6]	陈艳辉, 王金东, 杜聪, 马瑞丽, 赵家钰, 秦晓娟, 魏正军, 张智明. 光纤偏振编码量子密钥分发系统荧光边信道攻击与防御. , 2019, 68(13): 130301. doi: 10.7498/aps.68.20190464
[7]	孙伟, 尹华磊, 孙祥祥, 陈腾云. 基于相干叠加态的非正交编码诱骗态量子密钥分发. , 2016, 65(8): 080301. doi: 10.7498/aps.65.080301
[8]	吴波, 于晋龙, 王文睿, 韩丙辰, 郭精忠, 罗俊, 王菊, 张晓媛, 刘毅, 杨恩泽. 基于注入半导体激光器的微波副载波相位调制信号产生. , 2012, 61(5): 054208. doi: 10.7498/aps.61.054208
[9]	商在明, 丁志华, 王玲, 刘勇. 基于光程编码与相干合成的三维超分辨术. , 2011, 60(12): 124204. doi: 10.7498/aps.60.124204
[10]	王金东, 魏正军, 张辉, 张华妮, 陈帅, 秦晓娟, 郭健平, 廖常俊, 刘颂豪. 长程光纤传输的时间抖动对相位编码量子密钥分发系统的影响. , 2010, 59(8): 5514-5522. doi: 10.7498/aps.59.5514
[11]	胡华鹏, 王金东, 黄宇娴, 刘颂豪, 路巍. 基于条件参量下转换光子对的非正交编码诱惑态量子密钥分发. , 2010, 59(1): 287-292. doi: 10.7498/aps.59.287
[12]	张静, 王发强, 赵峰, 路轶群, 刘颂豪. 时间和相位混合编码的量子密钥分发方案. , 2008, 57(8): 4941-4946. doi: 10.7498/aps.57.4941
[13]	何广强, 易智, 朱俊, 曾贵华. 基于双模压缩态的量子密钥分发方案. , 2007, 56(11): 6427-6433. doi: 10.7498/aps.56.6427
[14]	冯发勇, 张强. 基于超纠缠交换的量子密钥分发. , 2007, 56(4): 1924-1927. doi: 10.7498/aps.56.1924
[15]	陈杰, 黎遥, 吴光, 曾和平. 偏振稳定控制下的量子密钥分发. , 2007, 56(9): 5243-5247. doi: 10.7498/aps.56.5243
[16]	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
[17]	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
[18]	马海强, 李亚玲, 赵环, 吴令安. 基于双偏振分束器的量子密钥分发系统. , 2005, 54(11): 5014-5017. doi: 10.7498/aps.54.5014
[19]	唐志列, 李铭, 魏正军, 卢非, 廖常俊, 刘颂豪. 相位-偏振编码的量子保密通信系统的研究. , 2005, 54(6): 2534-2539. doi: 10.7498/aps.54.2534
[20]	张权, 张尔扬. 非对称二状态量子密钥分配协议最优参量研究. , 2002, 51(8): 1684-1689. doi: 10.7498/aps.51.1684

计量

文章访问数: 9673
PDF下载量: 565

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板