ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2025, № 2 · РАДИОТЕХНИКА

Симуляция алгоритма квантового распределения ключа ББ84 на ПЛИС

А.М. Шерстобитов1

1 Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева Сибирского отделения РАН, Томск, Россия
Полный текст DOI: 10.30898/1684-1719.2025.2.10 УДК 621.391 EDN FOBJLO

Аннотация

В работе представлен новый метод симуляции протокола квантового распределения ключа ББ84 и его реализация на программируемой логической интегральной схеме (ПЛИС). Состояние поляризации фотона задается с помощью двух тактовых сигналов, создаваемых во внутреннем генераторе ПЛИС. Процесс измерения состояния поляризации фотона моделируется с помощью детектора на основе «Исключающего ИЛИ». Результаты тестирования реализации данного метода на ПЛИС показывают хорошее согласие с теорией.

  • протокол квантового распределения ключа
  • ББ84
  • плис
  • аналоговые вычисления
Abstract (in English)

Simulation of the BB84 quantum key distribution algorithm on FPGA

The paper presents a new method for simulating physical layer of the BB84 quantum key distribution protocol and its implementation on a field programmable gate array (FPGA). The p5hoton polarization state is set using two clock signals generated in the internal FPGA generator. The process of measuring the polarization state of a photon is modeled using a detector based on an «XOR» logic gate. The results of testing the implementation of this method on FPGA are in a good agreement with the theory.

Для цитирования

Шерстобитов А.М. Симуляция алгоритма квантового распределения ключа ББ84 на ПЛИС // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – № 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.2.10

Литература

  1. Bennett C. H., Brassard G. Quantum cryptography: Public key distribution and coin tossing //Theoretical computer science. - 2014. - Т. 560. - С. 7-11.
  2. Cao Y. et al. The evolution of quantum key distribution networks: On the road to the qinternet // IEEE Communications Surveys & Tutorials. - 2022. - Т. 24. - №. 2. - С. 839-894.
  3. Nielsen M., Chuang I. Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press. - 2010. - 676 p.
  4. Gisin N. et al. Quantum cryptography // Reviews of modern physics. - 2002. - Т. 74. - №. 1. - С. 145.
  5. Xu F. et al. Secure quantum key distribution with realistic devices // Reviews of modern physics. - 2020. - Т. 92. - №. 2. - С. 025002.
  6. Bernazzani L., Burkard G. Fluctuating parametric drive of coupled classical oscillators can simulate dissipative qubits // Physical Review Research. - 2024. - Т. 6. - №. 1. - С. 013284.
  7. Spreeuw R.J.C. et al. Classical realization of a strongly driven two-level system // Physical review letters. - 1990. - Т. 65. - №. 21. - С. 2642.
  8. La Cour B.R., Ott G.E. Signal-based classical emulation of a universal quantum computer // New Journal of Physics. - 2015. - Т. 17. - №. 5. - С. 053017.
  9. Sundqvist K. et al. Exploring Analog Emulation of Quantum Computation Using Quadrature Modulation // ThinkMind (TM) Digital Library, IARIA. - 2020. - Т. 21.
  10. Kish L.B. Quantum computing with analog circuits: Hilbert space computing // Smart Structures and Materials 2003: Smart Electronics, Mems, Biomems, and Nanotechnology. - SPIE, 2003. - Т. 5055. - С. 57-65.
  11. La Cour B.R. et al. Classical emulation of a quantum computer // International Journal of Quantum Information. - 2016. - Т. 14. - №. 04. - С. 1640004.
  12. Inoue K. Quantum key distribution technologies // IEEE journal of selected topics in quantum electronics. - 2006. - Т. 12. - №. 4. - С. 888-896.