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Correction of beam wander for a free-space quantum key distribution system operating in urban environment

quantum cryptography
quantum key distribution
automatic tracking
beam wander
atmospheric turbulence
free-space optical communications
turbulence
Alberto Carrasco-Casado, Natalia Denisenko, Veronica Fernandez
Opt. Eng. 53(8), 084112 (Aug 22, 2014)
http://dx.doi.org/10.1117/1.OE.53.8.084112

Free-space quantum key distribution links in an urban environment have demanding operating needs such as functioning in daylight and under atmospheric turbulence, which can dramatically impact their performance. Both effects are usually mitigated with a careful design of the field of view of the receiver. However, a trade-off is often required, since a narrow field of view improves background noise rejection but is linked to an increase in turbulence-related losses. We present a high-speed automatic tracking system to overcome these limitations. Both a reduction in the field of view to decrease the background noise and a mitigation of the losses caused by atmospheric turbulence are addressed. Two different designs are presented and discussed, along with technical considerations for the experimental implementation. Finally, preliminary experimental results of beam wander correction are used to estimate the potential improvement of both the quantum bit error rate and secret key rate of a free-space quantum key distribution system.

Acknowledgments

We thank the project TEC2012-35673 from the Ministerio de Economía y Competitividad.

GiCSI

proyecto/s relacionado/s

  • Redes Cuánticas Híbridas (HyQuNet)
    Plan Nacional de I+D+i 2008-2011, Proyectos de Investigación Fundamental no Orientada
Departamento de Acústica y Evaluación No Destructiva (DAEND)
  • GAA: Grupo de Acústica ambiental
  • G CARMA: Grupo de Caracterización de materiales mediante evaluación no destructiva
  • ULAB: Ultrasonidos para el análisis de líquidos y bioingeniería
Departamento de Tecnologías de la Información y Las Comunicaciones (DTIC)
  • GiCP: Grupo de investigación en Ciberseguridad y Protección de la Privacidad
  • GICSI: Grupo de investigación en Criptología y Seguridad de la Información
    • LCQE: Laboratorio de Comunicaciones Cuánticas
  • PSUM: Grupo de Procesamiento de Señal en sistemas Ultrasónicos Multicanal
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  • GSTU: Grupo de Sistemas y tecnologías ultrasónicas
  • NoySI: Grupo de Nanosensores y Sistemas Inteligentes
  • RESULT: Resonadores ultrasónicos para cavitación y micromanipulación
  • SENSAVAN: Grupo de Tecnología de Sensores Avanzados
  • QE: Electrónica Cuántica
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  • Laboratorio de Comunicaciones Cuánticas
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