Quantum key distribution via frequency translation in a nonlinear optical fiber

Abstract

Proponemos una aplicación simple y original del proceso de translación cuántica de frecuencias en una fibra no lineal a un protocolo BB84 de distribución cuántica de claves. A diferencia de la mayoría de las implementaciones de la distribución cuántica de claves, que utilizan la fase o la polarización de los fotones, codificar la información cuántica en el estado de frecuencia del fotón es inherentemente mas estable frente a fluctuaciones ya sea mecánicas o térmicas sobre medios de transmisión como las fibras ópticas. También mostramos que el esquema propuesto puede escalar naturalmente a alfabetos mas grandes, en particular demostramos la extensión a un alfabeto de 4 símbolos, proporcionando mayor seguridad a aplicaciones de distribución cuántica de claves.

-We propose a simple and original implementation of the BB84 quantum key distribution protocol via aquantum frequency-translation process in a nonlinear optical fiber. Unlike most conventional quantum key distribution implementations, which rely on the photon polarization/phase, encoding quantum information in the photon frequency state is inherently more stable against mechanical and/or thermal fluctuations over transmission media such as optical fibers. We also show the proposed scheme to be naturally expandable to larger character sets, and demonstrate a straightforward extension to a four-character alphabet (qu-quarts), providing enhanced security for quantum key distribution applications.