Practical underwater quantum key distribution based ondecoy-state BB84 protocol

量子密钥分配 BB84 量子信道 计算机科学 光学 频道(广播) 自由空间光通信 波分复用 电子工程 物理
作者
Shanchuan Dong,Yonghe Yu,Shangshuai Zheng,Qi-ming Zhu,Lei Gai,Wen-dong Li,Yong-jian Gu
出处
期刊:Applied Optics [Optica Publishing Group]
卷期号:61 (15): 4471-4471
标识
DOI:10.1364/ao.457662
摘要

Polarization encoding quantum key distribution has been proven to be a reliable method to build a secure communication system. It has already been used in inter-city fiber channel and near-earth atmosphere channel, leaving underwater channel the last barrier to conquer. Here we demonstrate a decoy-state BB84 quantum key distribution system over a water channel with a compact system design for future experiments in the ocean. In the system, a multiple-intensity modulated laser module is designed to produce the light pulses of quantum states, including signal state, decoy state and vacuum state. The classical communication and synchronization are realized by wireless optical transmission. Multiple filtering techniques and wavelength division multiplexing are further used to avoid crosstalk of different light. We test the performance of the system and obtain a final key rate of 245.6 bps with an average QBER of 1.91% over a 2.4m water channel, in which the channel attenuation is 16.35dB. Numerical simulation shows that the system can tolerate up to 21.7dB total channel loss and can still generate secure keys in 277.9m Jelov type 1 ocean channel.

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