Динамическая модель оптического канала системы квантового распределения ключей в среде MATLAB Simulink

Abstract

Актуальность исследования обусловлена тем обстоятельством, что задача совершенствования алгоритмов постобработки распределяемой по оптическому каналу ключевой информации, а равно и планирование архитектуры квантовых сетей требуют для своего решения реалистичных данных. Получение таких данных в рамках натурных или полунатурных экспериментов затруднительно и ресурсозатратно. Альтернативным решением является применение имитационной модели канала, созданию которой посвящена данная работа. Цель состоит в исследовании возможности построения практически применимой динамической имитационной модели оптического канала системы квантового распределения ключей, учитывающей искажения световых импульсов в оптоволоконной линии. Объектом исследования выступает оптический канал системы квантового распределения ключей. Методы исследования состоят в применении математического аппарата теории радиотехнических сигналов в сочетании со структурным моделированием в среде MATLAB Simulink. Результатом исследования является созданная и исследованная динамическая модель квантового канала системы квантового распределения ключей, её ограничения, а также предложенный путь их преодоления, состоящий в применении дискретно-событийного подхода к моделированию

Relevance. Improving post-processing algorithms for key information transmitted via optical channels, as well as planning the architecture of quantum networks require realistic data. Obtaining such data through full-scale or semi-physical experiments is challenging and resource-intensive. An alternative solution is the use of a simulation-based channel model, the development of which is the focus of this work. Aim. To explore the feasibility of developing a practically applicable dynamic simulation model of the optical channel in a quantum key distribution system, taking into account the distortion of light puls-es in a fiber-optic line. Object. Quantum channel of the quantum key distribution systems. Methods. Mathematical framework of radio signal theory combined with structural modeling in the MATLAB Simulink environment. Results. A model of a quan-tum channel of a QKD system has been implemented, validated and made publicly available