EA045447B1 - DEVICE FOR QUANTUM KEY DISTRIBUTION AT SIDE FREQUENCIES, RESISTANT TO POLARIZATION SIGNAL DISTORTION IN FIBER OPTICAL COMMUNICATION LINES - Google Patents
DEVICE FOR QUANTUM KEY DISTRIBUTION AT SIDE FREQUENCIES, RESISTANT TO POLARIZATION SIGNAL DISTORTION IN FIBER OPTICAL COMMUNICATION LINES Download PDFInfo
- Publication number
- EA045447B1 EA045447B1 EA202291302 EA045447B1 EA 045447 B1 EA045447 B1 EA 045447B1 EA 202291302 EA202291302 EA 202291302 EA 045447 B1 EA045447 B1 EA 045447B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- polarization
- electro
- fiber
- optical
- unit
- Prior art date
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims description 34
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 9
- VLCQZHSMCYCDJL-UHFFFAOYSA-N tribenuron methyl Chemical compound COC(=O)C1=CC=CC=C1S(=O)(=O)NC(=O)N(C)C1=NC(C)=NC(OC)=N1 VLCQZHSMCYCDJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 23
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 19
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 238000001994 activation Methods 0.000 claims 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Description
Настоящее изобретение относится к технике оптической связи, а именно к системам фотонной квантовой связи.The present invention relates to optical communication technology, and more specifically to photonic quantum communication systems.
Известно устройство квантовой рассылки симметричных битовых последовательностей [Патент США 6272224 В1, дата приоритета 07.04.2001. МКИ: H04L 9/08; H04K 1/00], содержащее соединенные посредством волоконно-оптической линии связи передающее устройство, включающее расположенные последовательно по ходу распространения излучения источник монохроматического излучения, электрооптический фазовый модулятор и аттенюатор, а также устройство сдвига фазы, выход которого соединен с управляющим входом электрооптического фазового модулятора, а вход устройства сдвига фазы соединен с выходом генератора радиочастотного сигнала, и приемное устройство, включающее электрооптический фазовый модулятор, выход которого оптически сопряжен со спектральным фильтром, который оптически сопряжен с приемником классического излучения и детектором одиночных фотонов, управляющий вход электрооптического фазового модулятора соединен с выходом устройства сдвига фазы, к входу которого подключен выход генератора радиочастотного сигнала, волоконно-оптическая линия связи оптически сопряжена с аттенюатором передающего устройства и с входом электрооптического фазового модулятора приемного устройства, устройство содержит блок синхронизации, первый и второй выходы которого соединены с входами генератора радиочастотного сигнала приемного и передающего устройств соответственно, а также блок управления фазовым сдвигом, первый и второй выходы которого соединены с синхронизационными входами устройства сдвига фазы приемного и передающего устройств соответственно.A device for quantum distribution of symmetric bit sequences is known [US Patent 6272224 B1, priority date 04/07/2001. MKI: H04L 9/08; H04K 1/00], containing a transmitting device connected via a fiber-optic communication line, including a monochromatic radiation source, an electro-optical phase modulator and an attenuator located in series along the direction of radiation propagation, as well as a phase shift device, the output of which is connected to the control input of the electro-optical phase modulator, and the input of the phase shift device is connected to the output of the radio frequency signal generator, and the receiving device, including an electro-optical phase modulator, the output of which is optically coupled to a spectral filter, which is optically coupled to a classical radiation receiver and a single photon detector, the control input of the electro-optical phase modulator is connected to the output of the device phase shift, to the input of which the output of the radio frequency signal generator is connected, the fiber-optic communication line is optically coupled with the attenuator of the transmitting device and with the input of the electro-optical phase modulator of the receiving device, the device contains a synchronization unit, the first and second outputs of which are connected to the inputs of the radio frequency signal generator of the receiving and transmitting devices, respectively, as well as a phase shift control unit, the first and second outputs of which are connected to the synchronizing inputs of the phase shift device of the receiving and transmitting devices, respectively.
Стандартное оптическое волокно, используемое в волоконно-оптических линиях связи, обладает двулучепреломлением, которое носит случайный характер, в том числе зависит случайным образом от времени. Электрооптические фазовые модуляторы, используемые в волоконных линиях связи, в большом числе случаев чувствительны к поляризации излучения. Блок отправителя может однозначно ввести фазу в сигнал, непосредственно излучаемый его лазером. Однако при передаче этого сигнала по длинному волокну к блоку получателя состояние поляризации может непредсказуемо измениться. Кроме того, состояние поляризации может случайным образом зависеть от времени. Поскольку электрооптический фазовый модулятор в блоке получателя также чувствителен к состоянию поляризации проходящего через него излучения, результат модуляции сигнала с его стороны может случайно зависеть от времени. С учетом этих обстоятельств представленное устройство обладает следующими недостатками: высокий коэффициент квантовых ошибок, низкая скорость передачи секретного криптографического ключа и низкая степень защищенности секретного криптографического ключа.Standard optical fiber used in fiber-optic communication lines has birefringence, which is random in nature, including random dependence on time. Electro-optical phase modulators used in fiber communication lines are in a large number of cases sensitive to the polarization of radiation. The sender unit can unambiguously introduce phase into the signal directly emitted by its laser. However, when this signal is transmitted over a long fiber to the receiving unit, the polarization state may change unpredictably. In addition, the polarization state may vary randomly with time. Since the electro-optical phase modulator in the receiver unit is also sensitive to the polarization state of the radiation passing through it, the result of signal modulation on its part may randomly depend on time. Taking these circumstances into account, the presented device has the following disadvantages: a high quantum error rate, a low transmission rate of the secret cryptographic key, and a low degree of security of the secret cryptographic key.
Известно устройство квантовой рассылки криптографического ключа, в котором реализован блок компенсации поляризационных искажений [Патент RU 2454810 С1]. В приемном устройстве блок компенсации поляризационных искажений выполнен из двух расположенных по ходу излучения электрооптических фазовых модуляторов, управляющие входы которых соединены с первым и вторым выходом устройства сдвига фазы соответственно, причем выход первого электрооптического фазового модулятора оптически сопряжен с выходом второго электрооптического фазового модулятора, за модуляторами по ходу излучения установлено фарадеевское зеркало, оптически сопряженное с входом второго электрооптического фазового модулятора.A device for quantum distribution of a cryptographic key is known, in which a polarization distortion compensation unit is implemented [Patent RU 2454810 C1]. In the receiving device, the polarization distortion compensation unit is made of two electro-optical phase modulators located along the radiation path, the control inputs of which are connected to the first and second outputs of the phase shift device, respectively, and the output of the first electro-optical phase modulator is optically coupled to the output of the second electro-optical phase modulator, followed by modulators Along the radiation path, a Faraday mirror is installed, optically coupled to the input of the second electro-optical phase modulator.
Представленное устройство также имеет недостатки. При двойном проходе излучения в блоке компенсации поляризационных искажений вносятся потери, что, в свою очередь, ведет к повышению коэффициента квантовых ошибок и к уменьшению дальности рассылки ключа.The presented device also has disadvantages. When radiation passes twice, losses are introduced in the polarization distortion compensation unit, which, in turn, leads to an increase in the quantum error coefficient and a decrease in the key distribution range.
Настоящее изобретение решает задачу понижения коэффициента квантовых ошибок, повышения скорости передачи секретного криптографического ключа и повышения степени защищенности секретного криптографического ключа посредством компенсации двулучепреломления волокна и поляризационной чувствительности модулятора в системе квантовой рассылки ключа на поднесущих частотах модулированного излучения.The present invention solves the problem of reducing the quantum error rate, increasing the transmission speed of the secret cryptographic key and increasing the degree of security of the secret cryptographic key by compensating the fiber birefringence and the polarization sensitivity of the modulator in the quantum key distribution system at subcarrier frequencies of modulated radiation.
Поставленная задача решается следующим образом. Новая техническая реализация блока приемника устройства фотонной квантовой связи позволяет снизить коэффициент квантовых ошибок за счет понижения потерь в блоке электрооптической модуляции с компенсацией поляризационных искажений. В состав приемного блока между электрооптическим фазовым модулятором и спектральным фильтром введены: волоконный поляризационный светоделитель, второй электрооптический фазовый модулятор и волоконный поляризационный соединитель. Устройство фотонной квантовой связи представлено на фигуре, 1 - лазер, 2 - волоконный оптический изолятор, 3, 6, 7 - электрооптический фазовый модулятор, 4 волоконный оптический аттенюатор, 5 - радиоэлектронный блок управления и синхронизации блока отправителя, квантовый канал - квантовый канал связи, 8 - волоконный поляризационный светоделитель, 9 - волоконный поляризационный соединитель, 10 - спектральный фильтр, 11 - детектор одиночных фотонов, 12 - радиоэлектронный блок управления и синхронизации блока получателя, 13 - квантовый канал для передачи одиночных фотонов, 14 - канал для передачи классического сигнала синхронизации от радиоэлектронного блока передатчика к радиоэлектронному блоку приемника, 15 - открытый канал связи для классической коммуникации между радиоэлектронными блоками приемника и передатчика.The problem is solved as follows. A new technical implementation of the receiver block of a photonic quantum communication device makes it possible to reduce the quantum error rate by reducing losses in the electro-optical modulation block with compensation of polarization distortions. The receiving unit between the electro-optical phase modulator and the spectral filter includes: a fiber polarization beam splitter, a second electro-optical phase modulator and a fiber polarization connector. The photonic quantum communication device is presented in the figure, 1 - laser, 2 - fiber optical isolator, 3, 6, 7 - electro-optical phase modulator, 4 fiber optical attenuator, 5 - radio-electronic control and synchronization unit of the sender unit, quantum channel - quantum communication channel, 8 - fiber polarization beam splitter, 9 - fiber polarization connector, 10 - spectral filter, 11 - single photon detector, 12 - radio-electronic control and synchronization unit of the receiver unit, 13 - quantum channel for transmitting single photons, 14 - channel for transmitting a classical synchronization signal from the radio-electronic unit of the transmitter to the radio-electronic unit of the receiver, 15 - an open communication channel for classical communication between the radio-electronic units of the receiver and transmitter.
В блок электрооптической модуляции с компенсацией поляризационных искажений в приемномIn the electro-optical modulation unit with compensation of polarization distortions in the receiving
--
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019136312 | 2019-11-12 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA045447B1 true EA045447B1 (en) | 2023-11-27 |
Family
ID=
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11424838B2 (en) | Quantum communication network | |
JP4784202B2 (en) | Multiplexed communication system and crosstalk elimination method thereof | |
RU2454810C1 (en) | Device of quantum distribution of cryptographic key on modulated radiation frequency subcarrier | |
US7116917B2 (en) | Optical transmitter and optical transmission system | |
US10389526B2 (en) | Methods for quantum key distribution and related devices | |
EP1041783A2 (en) | Encoding, modulation and multiplexing for optical transmission | |
GB2405294A (en) | Receiver for a quantum cryptography communication system | |
US6714742B1 (en) | Polarization-division multiplexing based on power encoding of different polarization channels | |
JPH09502321A (en) | Key distribution system and method using quantum cryptography | |
JPH08204636A (en) | Optical communication system | |
CN112769554B (en) | Noise processing system and noise processing method for quantum classical fusion transmission | |
JPH11510974A (en) | Dispersion compensation | |
CN111181650A (en) | Optical frequency hopping system based on electric absorption modulation laser | |
EP1341323B1 (en) | Optical signal multiplexer/demultiplexer employing pseudorandom mode modulation | |
RU2747164C1 (en) | Device for quantum key distribution at side frequencies which is resistant to polarization distortions of signal in fiber-optic communication lines | |
EA045447B1 (en) | DEVICE FOR QUANTUM KEY DISTRIBUTION AT SIDE FREQUENCIES, RESISTANT TO POLARIZATION SIGNAL DISTORTION IN FIBER OPTICAL COMMUNICATION LINES | |
JP2004356996A (en) | Quantum encryption communication system composed of combined receiver- re-transmitter, and combined transmitter-re-receiver, and its method for generating timing signal | |
CN114142933B (en) | Secret communication device based on multi-core optical fiber and communication method thereof | |
CN115996093A (en) | Physical layer encryption system and method based on optical carrier driving chaotic laser synchronization | |
JP3752540B2 (en) | Optical pulse separation method and optical pulse separation device | |
JP4705077B2 (en) | Quantum cryptography system | |
RU2750810C1 (en) | Device for quantum communication at side frequencies with radiation registration at the central frequency | |
RU2812341C2 (en) | Method for detecting phases of low-photon coherent light fields at side frequencies in quantum key distribution system | |
Zhao et al. | Physical-Layer Secure Optical Communication Based on Private Chaotic Phase Scrambling | |
CN213879848U (en) | Noise processing system for quantum classical fusion transmission |