HỆ THỐNG PHÂN PHỐI KHÓA LƯỢNG TỬ ĐA KÊNH TỪ VỆ TINH SỬ DỤNG SCM-WDM
152 lượt xemTừ khóa:
Quang qua không gian tự do (FSO); Phân phối khóa lượng tử (QKD); Phân phối khóa lượng tử đa kênh.Tóm tắt
Phân phối khoá lượng tử QKD (Quantum Key Distribution) là giải pháp có khả năng đảm an ninh vô điều kiện nhờ áp dụng luật cơ lượng tử để phân phối khóa an toàn giữa hai bên hợp pháp với sự hiện diện của kẻ nghe lén. Sử dụng vệ tinh để phân phối khóa lượng tử tới các trạm mặt đất qua kênh quang không gian tự do FSO (Free Space Optic) là giải pháp hứa hẹn tạo ra một mạng QKD phạm vi toàn cầu. Tuy nhiên, do ảnh hưởng của kênh FSO, đặc biệt là nhiễu loạn khí quyển, tốc độ truyền khóa bí mật SKR (Secret Key Rate) của các hệ thống QKD hiện tại bị hạn chế. Do đó, nghiên cứu này đề xuất mô hình hệ thống QKD đa kênh dựa trên ghép kênh phân chia theo bước sóng WDM (Wavelength Division Multiplexing) và ghép kênh sóng mang phụ SCM (Sub Carrier Multiplexing) nhằm tăng SKR. Sử dụng phương pháp phân tích lý thuyết với các công cụ giải tích và xác suất, nhóm tác giả đã xây dựng các công thức tính toán SKR và tỉ lệ lỗi bit lượng tử của hệ thống đề xuất. Kết quả khảo sát hiệu năng cho thấy, hệ thống QKD đa kênh cho phép cải thiện SKR so với hệ thống đơn kênh trong khi vẫn đảm bảo yêu cầu về QBER (Quantum Bit Error Rate).
Tài liệu tham khảo
[1]. Claude E. Shannon “Communication Theory of Secrecy Systems,” Bell System Technical Journal. USA: AT&T Corporation, Oct. 1949.
[2]. N. Gisin, G. Ribordy,W. Tittel, and H. Zbinden, “Quantum cryptography,” Rev. Modern Phys., vol. 74, p. 145, Mar. 2002.
[3]. B. Korzh, et.al., “Provably secure and practical quantum key distribution over 307 km of optical fibre” Nature Photonics, vol. 9, no. 3, pp.163–168, 2015.
[4]. C. J. Pugh, et.al., “Airborne demonstration of a quantum key distribution receiver payload”, Quantum Science and Technology, vol. 2, no. 2, p. 024009, 2017.
[5]. “China's quantum satellite achieves 'spooky action' at a record distance”, Available online at https://www.sciencemag.org/news/2017/06/china-s-quantum-satellite-achieves-spooky-action-record-distance. Retrieved 2021-02-15.
[6]. K. Yoshino, M. Fujiwara, A. Tanaka, S. Takahashi, Y. Nambu, A. Tomita, S. Miki, T. Yamashita, Z. Wang, M. Sasaki, and A. Tajima, “High-speed wavelength-division multiplexing quantum key distribution system,” Opt. Lett. 37(2), (2012), pp. 223–225.
[7]. F. Grosshans and P. Grangier, “Continuous variable quantum cryptography using coherent states,” Phys. Rev. Lett., vol. 88 (2002), Art. no. 057902.
[8]. T. Ikuta and K. Inoue, “Intensity modulation and direct detection quantum key distribution based on quantum noise,” New J. Phys., vol. 18 (2016), Art. no. 013018.
[9]. C. Wang, P. Huang, D. Huang, D. Lin, and G. Zeng, “Practical security of continuous-variable quantum key distribution with finite sampling bandwidth effects,” Phys. Rev. A, , vol. 2, no. 93 (2016), Art. no. 022315.
[10]. Fang, J., Huang, P., and Zeng, G., “Multichannel parallel continuous-variable quantum key distribution with Gaussian modulation”, Physical Review A, vol. 89, no. 2 (2014).
[11]. W. Zhao, Q. Liao, D. Huang, et al. “Performance analysis of the satellite-to-ground continuous-variable quantum key distribution with orthogonal frequency division multiplexed modulation,” Quantum Inf Process, vol. 18, no. 39 (2019).
[12]. Phuc V. Trinh, Thanh V. Pham, Ngoc T. Dang, Hung V. Nguyen, Soon Xin Ng, and Anh T. Pham “Design and Security Analysis of Quantum Key Distribution Protocol over Free-Space Optics Using Dual-Threshold Direct-Detection Receiver,” IEEE Access, vol. 6, (2018), pp. 4159–4175.
[13]. G. Agrawal, Fiber-optic Communication Systems (4th edition). John Wiley and Sons Ltd., New York, USA, 2010.
[14]. N. A. M. Nor, E. Fabiyi, M. M. Abadi, X. Tang, Z. Ghassemlooy and A. Burton, “Investigation of moderate-to-strong turbulence effects on free space optics – A laboratory demonstration,” 2015 13th International Conference on Telecommunications, Graz, July 2015, pp. 1–5.
[15]. Z. Ghassemlooy, et al., “Free-space optical communication using subcarrier modulation in Gamma-Gamma atmospheric turbulence,” 2007 9th ICTON, Rome, 2007, pp. 156–160.
