[en] PRACTICAL ASSETS FOR FIBER OPTICAL QUANTUM COMMUNICATIONS

[pt] RECURSOS PRÁTICOS PARA COMUNICAÇÕES QUÂNTICAS EM FIBRAS ÓPTICAS

[pt] GUILHERME BARRETO XAVIER

[pt] DISTRIBUICAO QUANTICA DE CHAVES

[pt] COMUNICACAO QUANTICA

[en] OPTICAL FIBERS

[en] QUANTUM COMMUNICATIONS

[en] QUANTUM KEY DISTRIBUTION

[pt] As comunicações quânticas estão rapidamente integrando-se às redes de fibras ópticas, entretanto muitos desafios de engenharia ainda existem para essa aglutinação. Esta tese discute algumas soluções práticas para a melhoria de aplicações reais em comunicações quânticas em fibras ópticas. No primeiro experimento uma fonte de pares de fótons emaranhados não-degenerados, de banda-estreita, empregando conversão espontânea paramétrica descendente (CEPD) é utilizada para demonstrar a viabilidade da distribuição quântica de chaves (DQC) através de 27 km de fibras ópticas, com o canal de sincronismo presente na mesma fibra com uma separação de 0.8 nm em comprimento de onda. A outra demonstração utilizou uma fonte heráldica de fótons únicos também baseada em CEPD para a realização de DQC através de 25 km de fibras ópticas com a utilização do protocolo de decoy states pela primeira vez. Houve também um estudo dos impactos gerados por ruído Raman espontâneo causado por um canal óptico clássico presente na mesma fibra que o canal quântico. Um protocolo para gerar números verdadeiramente aleatórios em um sistema de DQC independente da taxa de transmissão do sistema é proposto, e um experimento prova-de-princípio demonstra a idéia. Finalmente um sistema de controle automático de polarização é utilizado para a realização de uma sessão de DQC através de 16 km de fibras ópticas utilizando codificação em polarização, mesmo sob a presença de um embaralhador rápido do estado de polarização.

[en] Quantum communications is quickly becoming integrated within fiber optical networks and still many engineering challenges remain towards this interweaving. This thesis deals with some practical solutions toward improving real-world applications in quantum communications within optical fibers. In the first experiment, a non-degenerate narrowband entangled pair single-photon source based on spontaneous parametric down-conversion (SPDC) is used to show the feasibility of performing quantum key distribution (QKD) through 27 km of optical fiber, with the synchronization channel wavelength multiplexed in the same fiber with a channel spacing of just 0.8 nm. A second experiment uses a heralded single-photon source also based on SPDC to perform QKD over 25 km of optical fiber with the decoy state modification for the first time. Then there is a study of the problems caused by spontaneous Raman induced noise due to the presence of a classical signal in the same fiber as the quantum channel. A protocol to generate truly random numbers in a QKD setup independent of the system s transmission rate is proposed, and a proof-of-principle experiment demonstrates the idea. Finally an automatic polarization control system is used to perform a QKD session over 16 km of optical fiber using polarization encoding, even in the presence of a fast polarization scrambler.

JEAN PIERRE VON DER WEID

PATRICIA LUSTOZA DE SOUZA

GUILHERME PENELLO TEMPORAO

JEAN PIERRE VON DER WEID

PAULO HENRIQUE SOUTO RIBEIRO

STEPHEN PATRICK WALBORN

HUGO ZBINDEN

DJEISSON HOFFMANN THOMAS

2009-09-25

2009-03-04

[pt] TEXTO

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=14226@1

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=14226@2

https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.14226