Analysis of a commercial QKD System with different Single Photon Detectors

Quantum Key Distribution (QKD) is a secure method used for exchanging cryptographic keys between two devices. It exploits the principles of quantum mechanics such as the uncertainty principle and collapse of wavefunction. These allow to detect the presence of an attacker listening during the transmission of the key and if the amount of information he has acquired is less than a threshold a key can be exchanged, thus ensuring its security. Its most common implementation involves the use of photons as information carriers: it is therefore necessary to use Single Photon Detectors. In this project we analyzed and characterized two types of detectors: a Single Photon Avalanche Diode (SPAD) detector and a Superconducting Nanowire Single Photon Detector (SNSPD). We then analyzed and compared the use of these two different technologies with a commercial QKD system.

Quantum Key Distribution (QKD) è un metodo sicuro utilizzato per lo scambio di chiavi crittografiche tra due dispositivi. Sfrutta i principi della meccanica quantistica come il principio di indeterminazione e il collasso della funzione d'onda. Questi consentono di rilevare la presenza di un utente malintenzionato in ascolto durante la trasmissione della chiave e se la quantità di informazioni che ha acquisito è inferiore ad una soglia può essere scambiata una chiave, garantendone così la sicurezza. La sua implementazione più comune prevede l'utilizzo di fotoni come vettori dell'informazione: è quindi necessario utilizzare dei Single Photon Detector. In questo progetto abbiamo analizzato e caratterizzato due tipi di detector: un detector Single Photon Avalanche Diode (SPAD) e un Superconducting Nanowire Single Photon Detector (SNSPD). Abbiamo quindi analizzato e confrontato l'uso di queste due diverse tecnologie con un sistema QKD commerciale.