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Controlling a sine wave gating single-photon detector by exploiting its filtering loophole

Chinese Physics B 2018年第8期27卷 124-129页

作者： Lin-Xi Feng Mu-Sheng Jiang Wan-Su Bao Hong-Wei Li Chun Zhou Yang Wang Henan Key Laboratory of Quantum Information and Cryptography Zhengzhou Information Science and Technology InstituteZhengzhou 450001China Synergetic Innovation Center of Quantum Information and Quantum Physics University of Science and Technology of ChinaHefei 230026China

GHz single-photon detector （SPD） is a crucial part in the practical high speed quantum key distribution （QKD） system. However, any imperfections in a practical QKD system may be exploited by an eavesdropper （Eve） to collect information about the key without being discovered. The sine wave gating SPD （SG-SPD） based on InGaAs/InP avalanche photodiode, one kind of practical high speed SPD, may also contain loopholes. In this paper, we study the principle and characteristic of the SG-SPD and find out the filtering loophole of the SG-SPD for the first time. What is more, the proof-of-principle experiment shows that Eve could blind and control Bob＇s SG-SPD by exploiting this loophole. We believe that giving enough attention to this loophole can improve the practical security of the existing QKD system. GHz single-photon detector （SPD） is a crucial part in the practical high speed quantum key distribution （QKD） system. However, any imperfections in a practical QKD system may be exploited by an eavesdropper （Eve） to collect information about the key without being discovered. The sine wave gating SPD （SG-SPD） based on InGaAs/InP avalanche photodiode, one kind of practical high speed SPD, may also contain loopholes. In this paper, we study the principle and characteristic of the SG-SPD and find out the filtering loophole of the SG-SPD for the first time. What is more, the proof-of-principle experiment shows that Eve could blind and control Bob＇s SG-SPD by exploiting this loophole. We believe that giving enough attention to this loophole can improve the practical security of the existing QKD system.

关键词： quantum key distribution sine wave gating single-photon detector quantum hacking practicalsecurity

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