Bibliographic Details
| Title: |
Polarization compensation design for free-space quantum communication transmitter |
| Authors: |
Merzlinkin, Vitalii, Khmelev, Aleksandr, Duplinsky, Alexey, Kurochkin, Vladimir, Kurochkin, Yury |
| Publisher Information: |
St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Physics and Mathematics, 2022. |
| Publication Year: |
2022 |
| Subject Terms: |
Quantum communications, BB84 протокол, сфера Пуанкаре, quantum key distribution, контроллер поляризации, BB84 protocol, квантовое распределение ключей, phase shift, квантовые коммуникации, поляриметрия, polarization controller, the Poincare sphere, фазовый сдвиг, polarimetry |
| Description: |
Quantum communication is a transmission technology that allows legitimate users to share a secret key. The BB84 protocol employs four linear polarization states for encoding in our quantum key distribution system. However, the optical elements affect the polarization features of quantum state, which leads to errors in decoded key. To reduce mistakes and increase device encoding performance, a polarization controller is included in the optical circuit. An algorithm identifying the angles of the polarization controller's wave plates has been developed. We conclude that using a polarization controller and the method of finding angles has improved the polarization extinction ration for all encoding channels of designed free-space transmitter. Finding angles of the plates is a problem of optimizing the search for parameters where the trace of matrix is maximum in the Stokes-Muller formalism. We used the gradient descent approach to determine the angles of the plates and we were able to obtain optical part of QBER values of 0,12 percent, so decreasing its values by 185 times.
Квантовая коммуникация — это технология передачи, позволяющая обмениваться секретным ключом авторизованным пользователям. Протокол квантового распределения ключа BB84 использует четыре состояния линейной поляризации для кодирования, но оптические элементы влияют на поляризацию, что приводит к ошибкам в квантовом ключе при его декодировании. Поляризационный контроллер позволяет снизить величину такой ошибки в ключе. В результате, мы разработали алгоритм определения углов волновых пластин контроллера поляризации, позволяющий компенсировать влияние оптических элементов на поляризационные состояния фотонов. Поиск углов пластинок был осуществлен через решение задачи оптимизации нахождения параметров, где матрица в формализме Стокса-Мюллера имела максимальный след. Найденные углы позволили снизить оптическую часть QBER’а до значения 0,12%, что в 185 раз ниже, чем изначальный. |
| Document Type: |
Other literature type |
| Language: |
English |
| DOI: |
10.18721/jpm.153.339 |
| Accession Number: |
edsair.doi...........7e4a37b23d0e6bcffab5983016150c9d |
| Database: |
OpenAIRE |