Решетников Д.Д.
Соколов А.Л.
Вашукевич Е.А.
Петров В.М.
Голубева Т.Ю.
 Статья на сайте eLibrary

Предлагается протокол квантового распределения ключа с использованием аксиально-симметричных поляризационных пучков, инвариантных к вращению радиальной координаты в плоскости, нормальной к оси распространения пучка. Приводятся описание и способ генерации векторных пучков с аксиально-симметричной поляризационной структурой, образованных векторной суперпозицией мод Эрмита—Гаусса с индексами 1 0 и 0 1. Показано, что аксиальная поляризационная симметрия делает такие пучки нечувствительными к поворотам относительно оптической оси, что даёт возможность использовать их для передачи информации в криптографических протоколах в системах космической связи. Подробно показан механизм формирования мод с использованием радиальных поляризаторов и уголковых отражателей. Хотя классический канал связи может быть организован с использованием радиальных поляризаторов, включение неунитарных элементов в квантовый канал связи разрушает его криптостойкость. Исходя из этого мы рассматриваем процедуру детектирования фазовых сдвигов в конфигурации интерферометра Маха—Цандера, элементами которого служат уголковые отражатели.

На английском языке
Quantum key distribution protocol based on axially symmetrical polarization beams in an atmospheric channel
Reshetnikov D.D., Sokolov A.L., Vashukevich E.A., Petrov V.M. and Golubeva T.Yu.

We propose a protocol for quantum key distribution using axially symmetric polarization beams invariant to rotation of the radial coordinate in a plane that is normal to the beam propagation axis. A description and a method for generating vector beams with an axially symmetric polarization structure formed by a vector superposition of the Hermite-Gauss modes with indices 10 and 01 are given. It is shown that axial polarization symmetry renders such beams insensitive to rotations relative to the optical axis, which makes it possible to use them for transmitting information in cryptographic protocols in space communication systems. The mechanism of mode formation using radial polarizers and corner reflectors is shown in detail. Although a classical communication channel can be organized using radial polarizers, the inclusion of non-unitary elements in a quantum communication channel destroys its cryptographic stability. Therefore, we consider the procedure for detecting phase shifts in the configuration of the Mach-Zander interferometer whose elements are corner reflectors.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2024_67_01_58