High-dimensional decoy-state quantum key distribution over 0.3 km of multicore telecommunication optical fibers Distribución cuántica de clave con estados señuelo en altas dimensiones a través de una fibra óptica multinúcleo

Abstract

El multiplexado es una estrategia para aumentar la capacidad de transmisión de un sistema de comunicación. Este consiste en combinar múltiples señales sobre el mismo canal de datos, y ha sido una estrategia muy exitosa en comunicaciones clásicas. Sin embargo, el uso de canales mejorados ha alcanzado una practicidad limitada en comunicaciones cuánticas (QC). Esfuerzo considerable está siendo hecho en pos de usar sistemas cuánticos de altas dimensiones en QC, codificados en el momento transversal de fotones individuales pero hasta ahora, ningún método ha probado ser totalmente compatible con la infraestructura de telecomunicaciones existente. En esta tesis, superamos este desafío tecnológico y demostramos una sesión estable y segura de distribución cuántica de clave en altas dimensiones con estados señuelos a través de una fibra óptica multinúcleo de 0.3 km de longitud. Los estados de alta dimensionalidad están definidos en términos de los modos asociados a los núcleos disponibles para la transmisión del fotón en la fibra, y el análisis de los estados señuelo demuestra que nuestra técnica permite una generación positiva de clave a través de 25 km de fibra. Finalmente, mostramos nuestros resultados dirigidos hacia la creación de una red cuántica de alta dimensionalidad compuesta por conexiones de espacio libre y fibra, a través de lo que nosotros llamamos el Selector de Modos de fibra multinúcleo, un dispositivo-interfaz entre fibras multinúcleo y modos de espacio libre de momento