Агрегатор новостей
современной Российской науки, анонсы мероприятий, события, мнения
При поддержке Российского фонда фундаментальных исследований

Ученые повысили точность установок квантовой криптографии

Команда российских исследователей предложила новый способ измерения послеимпульсов. Послеимпульс — шумовой параметр, точность измерения которого критична для эффективной работы детектора одиночных фотонов, одного из основных элементов в установках квантовой криптографии. Результаты исследования опубликованы в журнале IEEE Journal of Quantum Electronics.

Квантовая криптография — метод защиты коммуникаций, который гарантирует невозможность их взлома на уровне законов квантовой физики. Ключ для шифрования распределяется при помощи отдельных квантовых частиц — фотонов. Чтобы извлечь информацию из фотонов, получатель сообщения измеряет его характеристики с помощью детектора одиночных фотонов. Частица передает энергию детектору и уничтожается, поэтому любая попытка перехвата информации приводит к ошибкам в измерениях и становится видимой.

Детекторы одиночных фотонов — единственные инструменты измерения характеристик этой частицы. Однако из-за технических погрешностей и внутренних шумов они не всегда точны. Чтобы исправить эту проблему, ученые из компании-разработчика электронных устройств на основе квантовых технологий QRate, Московского института электронной техники и Томского государственного университета создали алгоритм. Он уменьшает неопределенность измерения одного из главных шумовых параметров детектора и повышает достоверность измеренных параметров в целом.

Авторы рассмотрели шесть основных подходов к измерению послеимпульсов и обозначили их ключевой недостаток: при увеличении числа фотонов в импульсе, приходящем в детектор одиночных фотонов, число послеимпульсов также растет, и измерения на выходе перестают быть корректными. Тогда исследователи разработали новую математическую модель и предложили методику определения вероятности послеимпульсов, что позволило выявить истинное значение параметра по экспериментальным данным.

«В мире всего несколько лабораторий специализируется на изучении детекторов одиночных фотонов. Самые крупные находятся в Японии, Китае, Великобритании, США. Все они используют классические устоявшиеся методы измерения послеимпульсов, имеющие определенные недостатки. Наш способ позволяет увеличить точность измерений шумовых параметров, что необходимо для дальнейшей борьбы с ошибками. Уверен, что открытие будет полезно как научному сообществу, так и индустриальным партнерам», — говорит руководитель проекта Антон Лосев.