Quantum communications with continuous variables

21-Junho-2018 - rcaap.pt

Nesta dissertação é estudado um sistema de distribuição de chave quântica com variáveis continuas (CV-QKD) com oscilador local gerado localmente (LLO), utilizando modulação discreta e sem alteração aleatória da base de medição. Num sistema LLO não é necessário o envio de impulsos de alta intensidade multiplexados em polarização com os impulsos de sinal de baixa intensidade. Esta técnica simplícia o sistema experimental e resolve alguns problemas de segurança associados ao sistema de oscilador local co propagante. Para a compensação da diferença de fase entre os lasers de sinal e oscilador local foram enviados impulsos de referência, contendo informação da fase instantânea do laser de sinal, multiplexados no tempo com os impulsos de sinal modulados na fase. Neste trabalho foram desenvolvidos vários blocos numéricos capazes de testar a performance de um sistema de CV-QKD com recurso a uma plataforma de simulação em desenvolvimento no IT-Aveiro. São apresentados resultados referentes à caracterização do ruído de um detetor homodino, nomeadamente o ruído térmico e \shot noise". Mais ainda, utilizando a plataforma De simulação verificamos que a taxa de chave secreta expectável decresce rapidamente com a distancia. Em ambos os casos, os resultados da simulação seguem de perto os resultados teóricos expectáveis. Foi implementado no laboratório um sistema LLO-CV-QKD e a sua performance foi avaliada. Resultados de um sistema com laser único e laser duplo são apresentados. Este sistema utilizava impulsos de sinal com um número médio de fotões por símbolo igual a 1. O esquema de compensação de fase foi desenvolvido e descrito nesta tese. Resultados referentes _a caracterização de ruído do sistema de deteção utilizado são apresentados neste documento, verificando-se que a região linear compreende-se entre 2x10 6 = (n) = 4x10 6 fotões/impulso. O ritmo de geração de chave secreta contra ataques individuais e coletivos do sistema experimental de CV-QKD foi avaliado. Ritmos positivos foram observados contra ataques individuais no sistema de laser único, tanto para um sistema de ligação direta como para um sistema com um canal quântico de 10 km de fibra ótica, tendo valores de Kind = 0:14 bits/símbolo e Kind = 0:014 bits/símbolo, respetivamente. Para o sistema de laser duplo nenhum ritmo de geração de chave secreta positivo foi observado, verificou-se que isto se deveu ao excesso de ruído introduzido pelos componentes óticos deste último esquema.