☷

Программный комплекс для моделирования оптического тракта системы квантовой коммуникации

DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-140-147

Скачать текст статьи в формате PDF

Скачать JATS xml

Аннотация: Актуальность. Представлен программный комплекс для моделирования оптического тракта систем квантовой коммуникации, основанный на дискретно-событийной обработке фотонных посылок на единой временной шкале. Достоверное моделирование квантового канала необходимо для проектирования и исследования систем квантового распределения ключей. Цель исследования. Разработка программного комплекса для моделирования оптического канала и оценки влияния его параметров на характеристики системы. Методы. Применено дискретно-событийное моделирование. Научная новизна. Предложен программный фреймворк, объединяющий физический и протокольный уровни моделирования, а также математическое обеспечение для оценки совместного влияния физических факторов на характеристики системы. Результаты. Разработан программный комплекс, позволяющий оценивать влияние параметров канала и оборудования на QBER и скорость генерации ключа; корректность модели подтверждена вычислительными экспериментами. Практическая значимость. Комплекс предназначен для проектирования, прототипирования и верификации систем квантового распределения ключей.

Ключевые слова: квантовый канал, волоконно-оптическая линия связи, моделирование, лазерный импульс, однофотонный детектор, C++

Сведения о финансировании: Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках базовой части государственного задания ТУСУРа на 2026–2028 гг. (проект FEWM-2026-0009).

Библиография статьи:
Чуков К. И. Программный комплекс для моделирования оптического тракта системы квантовой коммуникации / К. И. Чуков, В. А. Фаерман // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. – 2026. – Т. 29, № 2. – С. 140–147. DOI: 10.21293/1818-0442-2026-29-2-140-147

Авторы и правообладатели:

  • Чуков К. И. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники
  • Фаерман В. А. , Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники

  • 1. Реализация средства криптографической защиты информации, использующего квантовое распределение ключей / А.Г. Втюрина, В.Л. Елисеев, А.Е. Жиляев, А.С. Николаева, В.Н. Сергеев, А.В. Уривский // Доклады ТУСУР. – 2018. – Т. 21, № 2. – С. 15–21.
  • 2. 50-кубитный компьютер, шифратор в ЦОД и гене- раторы для 5G. Как развивалась квантовая индустрия в 2024 году // СберПро [Электронный ресурс]. – URL: https://sber.pro/publication/50-kubitnii-kompyuter-shifrator-v- tsod-i-generatori-dlya-5g-kak-razvivalas-kvantovaya-industriya- v-2024-godu/?utm_source=vc_sberpro (дата обращения: 12.11.2025).
  • 3. Центр экспертизы в области квантовых технологий // Kept. – 2024 [Электронный ресурс]. – URL: https://assets. kept.ru/upload/pdf/2023/09/ru-kept-quantum-services.pdf (дата обращения: 12.11.2025).
  • 4. Система массового обслуживания в сетях кванто- вого распределения ключей / Д.С. Гекк, В.Д. Пинчук, Д.В. Ожигов, А.О. Терехин // Электронные средства и си- стемы управления: материалы докладов XX Междунар. науч.-практ. конф. (20–22 ноября 2024 г.): в 2 ч. – Ч. 2. – Томск: В-Спектр (ИП В.М. Бочкарева); ТУСУР, 2024. – С. 78–80.
  • 5. Dervisevic E. Large-scale quantum key distribution network simulator / E. Dervisevic, M. Voznak, M. Mehic // Journal of Optical Communications and Networking. – 2024. – Vol. 16, No. 4. – P. 449–462.
  • 6. Soler D. QKDNetSim+: Improvement of the quantum network simulator for NS-3 / D. Soler, I. Cillero et al. // Soft- wareX. – 2024. – Vol. 26. – P. 101685.
  • 7. Riley G.F. The ns-3 network simulator. Chapter in Modeling and tools for network simulation / G.F. Riley, T.R. Henderson. – Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidel- berg, 2010. – 537 p.
  • 8. Winick A. Reliable numerical key rates for quantum key distribution / A. Winick, N. Lütkenhaus, P.J. Coles // Quan- tum. – 2018. – Vol. 2. – P. 77.
  • 9. ViPNet QKDSim. Программный комплекс симуля- ции квантового распределения ключей [Электронный ре- сурс]. – URL: https://infotecs.ru/products/vipnet-qkdsim/ (дата обращения: 12.11.2025).
  • 10. Жиляев А.Е. Сети квантового распределения клю- чей в кибербезопасности / А.Е. Жиляев, А.Г. Сабанов, А.А. Шелупанов, А.А. Конев, Д.С. Брагин. – М.: Горячая линия – Телеком, 2023. – 152 с.
  • 11. Engle R.D.L. Modeling quantum optical components, pulses and fiber channels using om-net++ / R.D.L. Engle, D.D. Hodson, et al. / arXiv e-prints. arXiv preprint. – 2015. – Art. no. arXiv:1509.03091. DOI: 10.48550/arXiv.1509.03091.
  • 12. Wu X. SeQUeNCe: a customizable dis-crete-event simulator of quantum networks / X. Wu, A. Kolar, et al. // Quan- tum Science and Technology. – 2021. – Vol. 6, No. 4. – P. 045027.
  • 13. cpp-httplib // github.com. – URL: https://github.com/ yhirose/cpp-httplib (дата обращения: 24.10.2025).
  • 14. Махорин Д.А. Статистический контроль распре- деления числа фотонов в информационных сообщениях в системе квантового распределения ключа с временным ко- дированием / Д.А. Махорин, А.С. Задорин, С.Ю. Решетни- ков // Электронные средства и системы управления: матер. докладов междунар. науч.-практ. конф. – Томск: ТУСУР, 2015. – № 1-1. – С. 270–273.
  • 15. Курочкин Ю.В. Детекторы одиночных фотонов на основе лавинных фотодиодов / Ю.В. Курочкин, В.Л. Куроч- кин // Известия вузов. Физика. – 2011. – Т. 54, №. 2-2. – С. 202–205.
  • 16. Динамическая модель оптического канала си- стемы квантового распределения ключей в среде MatLab Simulink / К.И. Чуков, В.А. Фаерман, Д.В. Курков, Е.В. Ан- тропов // Известия Том. политехн. ун-та. Промышленная кибернетика. – 2025. – Т. 3, № 2. – С. 24–35.
  • 17. Ландсберг Г.С. Оптика: учеб. пособие. – 6-е изд., стер. – М.: Физматлит, 2003. – 848 с.
  • 18. A practical transmitter device for passive state BB84 quantum key distribution / Yu. Kurochkin, M. Papadovasilakis, A. Trushechkin, R. Piera, J.A. Grieve // arXiv e-prints. – 2024. – Art. no. arxiv.org/html/2405.08481v1.
Адрес редакции

  634050, г. Томск, пр. Ленина, 40, МК, каб. 310/2

  (3822) 701-582, внутр.: 1456

  journal@tusur.ru