DV-QKD 与 1.6 Tbps 经典信道在空芯光纤上的共存
量子物理
2022-08-24 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
本文首次从可实现的量子比特误码率（QBER）、安全密钥率（SKR）以及经典信号误码率（BER）方面，实验探索了在空芯无节点反谐振光纤（HC-NANF）上量子信道与运营商级经典光信道共存的可行性。在 2 km 长的 HC-NANF 上，以 0 dBm 的总共存功率实现了经典信道 1.6 Tbps 与量子信道的共存传输。为寻找经典信道的最佳与最差波长位置，我们模拟了不同的经典信道波段及量子与经典信道间不同间隔，考虑了拉曼散射与四波混频（FWM）对量子信道产生的串扰。依据模拟，我们从 SKR 和 QBER 对量子信道性能影响的角度，数值估算了经典信道相对于量子信道的最佳（拉曼谱谷）与最差位置（拉曼谱峰）。我们进一步搭建了测试平台，在最佳与最差场景下对单模光纤（SMF）与 HC-NANF 进行实验测试。在最佳场景中，量子与经典间隔为 200 GHz（1.6 nm），各经典信道间间隔为 50 GHz（0.4 nm）。在 HC-NANF 中，以 0 dBm 总共存功率使量子信道与八个经典信道共存时，SKR 得以保持而无明显变化；而在 SMF 中，以 -24 dBm 总共存功率（比 HC-NANF 所用功率低 250 倍）共存时，SKR 显著下降 73%。在最差场景中采用相同功率，量子与经典信道间隔为 1 THz（8 nm），使用 HC-NANF 时 SKR 下降 10%，而 SMF 中 SKR 骤降至零。
引用
@article{arxiv.2203.14621,
title = {DV-QKD Coexistence With 1.6 Tbps Classical Channels Over Hollow Core Fibre},
author = {Obada Alia and Rodrigo S Tessinari and Sima Bahrani and Thomas D Bradley and Hesham Sakr and Kerrianne Harrington and John Hayes and Yong Chen and Periklis Petropoulos and David Richardson and Francesco Poletti and George T Kanellos and Reja Nejabati and Dimitra Simeonidou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.14621},
year = {2022}
}