Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 24

Физика квантовой информации - Бауместер Д.

Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации — М.: Постмаркет, 2002. — 376 c.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка): fizikakvantovoyinformacii2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 151 >> Следующая

Кроме достижения максимальной надежности передающих и принимающих модулей главной целью является увеличение расстояния связи. Вообще говоря, здесь имеется две возможности. Первая со-
Экспериментальные реализации 67
стоит в установлении прямого оптического канала между Алисой и Бобом и передачи сигнала в свободном пространстве путем использования телескопов. Во второй - применяются оптические волокна, по которым свет передается из одной точки в другую. Выбор метода передачи в той или иной степени диктуется используемой длиной волны. Оптические волокна имеют весьма малое поглощение в так называемых телекоммуникационных окнах в диапазоне около 1300нм (0.3ЪдБ/км). Однако, необходимые для этого режима фотонные детекторы, пока недостаточно эффективны [62]. Криптография, использующая передачу через свободное пространство посредством спутников, находящихся на близлежащих околоземных орбитах, может охватывать любые расстояния. Первичные тесты, выполненные на земле, показывают, что такого рода квантово-криптографическая передача в принципе, возможна, по крайней мере, для невысоких значениях чисел передаваемых битов.
2.6.1 Кодирование поляризации
В первой установке по квантовой криптографии в протоколе распределения ключа использовались различные поляризационные состояния. На стандартной оптической скамье длиной 1м Алиса генерировала слабые световые импульсы при помощи обыкновенного светодиода (СД) и пропускала коллимированный свет через интерференционный фильтр (550±20нм) и поляризатор. Используя две ячейки Поккельса, она могла выбрать одно из четырех состояний поляризации (горизонтальное, вертикальное, лево- и право-циркулярное). В ячейке Поккельса величина двулучепреломления определенного кристалла зависит от приложенного электрического поля. Как правило, необходимы достаточно высокие напряжения порядка 2-4кВ для поворота поляризации на 90°, скажем от горизонтальной поляризации к вертикальной (что на практике ограничивает скорость переключения). На выходе квантового канала длиной 32см Боб мог анализировать состояние поляризации, используя свои ячейки Поккельса и детектируя фотоны при помощи фотоумножителей, расположенных после призмы Волластона.
По мнению авторов этой работы, даже если подслушивающее устройство могло разрушить систему при подслушивании шума, создаваемого ячейками Поккельса, все равно в этом первом демонстрационном эксперименте уже проявляется множество привлекательных особенностей квантовой криптографии. С самого начала было показано, какой может быть и должна быть простая экспериментальная реализация квантовой криптографии для того чтобы любой пользователь квантовой коммуникационной системы смог более эффективно ее применять.
68 Квантовая криптография
Более того, была достигнута относительная ошибка на уровне 4.4%, что позволило распределять, после коррекции ошибки, ключ по 219 надежным битам за время 85 секунд.
Для того чтобы обеспечить большее расстояние связи между Алисой и Бобом, в эксперименте Мюллера и др. [43] было использовано оптическое волокно длиной 1км. Однако, при работе с поляризационной кодирующей системой, основанной на оптическом волокне, необходимо преодолеть ряд препятствий. С одной стороны, анализатор Боба должен оставаться согласованным с поляризацией света, посылаемого Алисой; с другой стороны, поляризация света будет изменяться при прохождении по оптоволоконному кабелю. Топологические эффекты, вызванные геометрией светового пути, будут влиять на конечное состояние поляризации света, выходящего из оптоволокна со стороны Боба [63]. К тому же, двулучепреломление, наведенное механическими напряжениями, вызывает и флуктуации конечной поляризации, и уменьшение степени поляризации из-за дисперсии поляризационной моды. Это приводит к необходимости использования одномодовых лазеров для получения достаточно большого времени когерентности и активной стабилизации поляризации между Алисой и Бобом. И наконец, необходим тщательный отбор различных компонентов передающих и приемных модулей для минимизации любой внутренней поляризационной зависимости.
Недавно в системах с распространением света в свободном пространстве началось использование высокой стабильности поляризационных кодирующих модулей. Поскольку в атмосфере отсутствует двулучепреломление, не нужно заботиться о флуктуациях в согласовании между модулями Алисы и Боба. Квантовая криптография, основанная на открытых оптических путях [64], в основном, сталкивается с проблемой прохождения света через турбулентную атмосферу и детектирования единичных фотонов на фоне сильного шума. Сочетание узкополосной частотной и пространственной фильтрации с наносекундной техникой должно позволить осуществить генерацию ключа с приемлемыми величинами относительной ошибки. В проведенном недавно группой из Лос-Аламоса эксперименте была достигнута 14%-ая эффективность связи на расстоянии 950м в свободном пространстве, в итоге получена скорость передачи битов в 50Гц (частота повторения импульсов передатчика Алисы составляла 20кГц) с ошибкой порядка 1.5 [65]. Этот эксперимент демонстрирует осуществимость создания секретного ключа с помощью спутника, находящегося на низкой околоземной орбите, по крайней мере в ночное время и с приемлемой скоростью передачи битов.
Предыдущая << 1 .. 18 19 20 21 22 23 < 24 > 25 26 27 28 29 30 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed