This article describes the current technical level of developments in the field of continuous-variable quantum key distribution (CV-QKD). Various classifications are described, the criteria are analyzed, and the optimal protocol is selected. The analysis is focused around device-dependent schemes with a theoretical emphasis, and therefore, a detailed analysis of device-independent CV-QKD and side-channel attacks is out of the scope of the work. However, the latter, one way or another, is taken into account when describing possible classifications. The choice of the optimal protocol was carried out, first of all, from the potential possibility of integration into existing network telecommunication infrastructures. Predominantly, the general classification is carried out in such a way that it is possible to draw up a specific protocol, depending on the task of implementation.

Предмет исследования. Представлена модель интегрально-оптической схемы квантового алгоритма поиска. Исследовано влияние ошибок, вызванных реализацией двухкубитового оператора и несовершенством изготовления оптических светоделителей, на результат работы алгоритма. Метод. Для оценки влияния ошибок, вызванных оптической реализацией двухкубитового оператора, произведен аналитический расчет схемы алгоритма. Для учета искажений, вызванных погрешностью коэффициента деления, произведено численное моделирование работы алгоритма. Моделирование было выполнено с использованием библиотеки Qutip на языке программирования Python. Основные результаты. При сравнении двух известных реализаций главного компонента схемы алгоритма-оператора CZ-показано, что двухфотонная линейно-оптическая реализация оператора CZ, которая имеет наиболее высокую эффективность срабатывания, вносит критическую ошибку в работу алгоритма. Другая реализация, основанная на проекционных измерениях, ошибки не вносит, однако имеет меньшую эффективность срабатывания. Проведено численное моделирование оптической схемы алгоритма с учетом несовершенства ее компонентов в рамках унитарной динамики. Показано, что вероятность ошибки в работе алгоритма из-за погрешностей изготовления существующих кремниевых светоделителей не превышает 0,011. Оптическая реализация двухкубитового алгоритма Гровера с учетом погрешности деления имеет высокую вероятность безошибочного срабатывания, однако ограничена низкой эффективностью работы двухкубитового оператора. Практическая значимость. Проведенное исследование может быть полезно для физической реализации алгоритма. Создание интегрально-оптической схемы, реализующей алгоритм Гровера, позволит построить квантовый маршрутизатор для поиска оптимального маршрута в квантовых сетях сложной топологии. Ключевые слова квантовые вычисления, алгоритм Гровера, оптический чип, линейные оптические квантовые вычисления

No abstract

We examine different methods to implement coherent detection in subcarrier wave quantum key distribution (SCW QKD) systems. For classical wave fields, we present the models describing homodyne-type and heterodyne-type coherent detection schemes needed to extract information from the quadrature phase-coded multimode signals used in SCW QKD. Practical feasibility of the proposed schemes is corroborated by experiments.