Предложен новый тип детектора для квантовой криптографии и телекоммуникаций – сверхпроводниковый нанополосковый детектор с разрешением числа фотонов. Пуассоновское распределение применено для описания статистики приходящих фотонов и отсчётов детектора и для вывода соотношений для доли ошибочных битов. Оценено число фотонов, которое необходимо иметь в оптическом импульсе для достижения приемлемой доли ошибочных битов при использовании детектора в классическом телекоммуникационном канале. В пределе высокого отношения сигнал/ шум линии выведена качественная формула, дающая зависимость требуемого среднего числа фотонов от доли ошибочных битов. Формула может использоваться для характеризации пригодности детекторов, разрешающих число фотонов, для телекоммуникационных протоколов с заданными ограничениями на долю ошибочных битов. Применимость формулы подтверждена численными расчётами. Таким образом, продемонстрирована возможность применения сверхпроводникового нанополоскового детектора, разрешающего число фотонов, для дальних телекоммуникаций с использованием стандартного оптического волокна.

Detector of novel type for quantum key distribution and telecommunications, a photon-number resolving superconducting nanowire detector, is proposed. The Poisson distribution is utilized to describe statistics of incoming photons and photo-counts of the detector and to derive relations for bit-error ratio. Number of photons per pulse required to obtain acceptable bit error ratio while using the detector in classic communication channel is estimated. Qualitative formula is derived, describing dependency of required average number of photons per pulse on bit-error ratio in the limit of high signal-to-noise ratio of the line. The formula can be used for characterizing applicability of photon-number resolving detectors in telecommunication protocols with the required bit-error ratio. The numerical calculations are performed, confirming applicability of the analytical formula. Thereby, the availability of superconducting nanowire detector for long-distance telecommunication with standard single-mode fiber is demonstrated.