Jolly Phi    
    Russian Quantum Center      MISiS University     Vigo quantum communication center  

Papers and preprints


Q. Peng, B. Gao, K. Zaitsev, D. Wang, J. Ding, Y. Liu, Q. Liao, Y. Guo, A. Huang, and J. Wu,
Security boundaries of an optical-power limiter for protecting quantum-key-distribution systems,
Phys. Rev. Appl. 21, 014026 (2024).
PDF (3.2 MiB);
arXiv:2303.12355 [quant-ph]


V. Makarov, A. Abrikosov, P. Chaiwongkhot, A. K. Fedorov, A. Huang, E. Kiktenko, M. Petrov, A. Ponosova, D. Ruzhitskaya, A. Tayduganov, D. Trefilov, and K. Zaitsev
Preparing a commercial quantum key distribution system for certification against implementation loopholes,
Phys. Rev. Appl. (in press).
arXiv:2310.20107 [quant-ph]
P. Acheva, K. Zaitsev, V. Zavodilenko, A. Losev, A. Huang, and V. Makarov,
Automated verification of countermeasure against detector-control attack in quantum key distribution,
EPJ Quantum Technol. 10, 22 (2023).
PDF (2.2 MiB);
arXiv:2305.18610 [physics.ins-det]
J. Krynski, N. Sultana, Y. S. Lee, V. Makarov, and T. Jennewein,
Protocols for healing radiation-damaged single-photon detectors suitable for space environment,
IEEE Trans. Nucl. Sci. 70, 2605 (2023).
PDF (1.7 MiB);
arXiv:2305.10959 []
A. Huang, A. Mizutani, H.-K. Lo, V. Makarov, and K. Tamaki,
Characterization of state-preparation uncertainty in quantum key distribution,
Phys. Rev. Appl. 19, 014048 (2023).
PDF (6.2 MiB);
arXiv:2205.11870 [quant-ph]


A. Ponosova, D. Ruzhitskaya, P. Chaiwongkhot, V. Egorov, V. Makarov, and A. Huang,
Protecting fiber-optic quantum key distribution sources against light-injection attacks,
PRX Quantum 3, 040307 (2022).
PDF (4.2 MiB);
arXiv:2201.06114 [quant-ph]
P. Chaiwongkhot, J. Zhong, A. Huang, H. Qin, S.-c. Shi, and V. Makarov,
Faking photon number on a transition-edge sensor,
EPJ Quantum Technol. 9, 23 (2022).
PDF (4.4 MiB);
arXiv:2102.08746 [quant-ph]
M. Petrov, I. Radchenko, D. Steiger, R. Renner, M. Troyer, and V. Makarov,
Independent quality assessment of a commercial quantum random number generator,
EPJ Quantum Technol. 9, 17 (2022).
PDF (2.2 MiB);
arXiv:2004.04996 [quant-ph]


D. D. Ruzhitskaya, I. V. Zhluktova, M. A. Petrov, K. A. Zaitsev, P. P. Acheva, N. A. Zunikov, A. V. Shilko, D. Aktas, F. Johlinger, D. O. Trefilov, A. A. Ponosova, V. A. Kamynin, and V. V. Makarov,
Vulnerabilities in the quantum key distribution system induced under a pulsed laser attack,
Sci. Tech. J. Inf. Technol. Mech. Opt. 21, 837 (2021; in Russian).
PDF (1.1 MiB)
E. Anisimova, D. Nikulov, S. S. Hu, M. Bourgon, S. P. Neumann, R. Ursin, T. Jennewein, and V. Makarov,
A low-noise single-photon detector for long-distance free-space quantum communication,
EPJ Quantum Technol. 8, 23 (2021).
PDF (1.8 MiB);
arXiv:2007.12768 [quant-ph]
I. DSouza, J.-P. Bourgoin, B. L. Higgins, J. G. Lim, R. Tannous, S. Agne, B. Moffat, V. Makarov, and T. Jennewein,
Repeated radiation damage and thermal annealing of avalanche photodiodes,
EPJ Quantum Technol. 8, 13 (2021).
PDF (1.3 MiB);
arXiv:2007.04902 [physics.ins-det]
S. Sajeed, P. Chaiwongkhot, A. Huang, H. Qin, V. Egorov, A. Kozubov, A. Gaidash, V. Chistiakov, A. Vasiliev, A. Gleim, and V. Makarov,
An approach for security evaluation and certification of a complete quantum communication system,
Sci. Rep. 11, 5110 (2021).
PDF (1.2 MiB);
arXiv:1909.07898 [quant-ph]


S. Sajeed, N. Sultana, C. C. W. Lim, and V. Makarov,
Bright-light detector control emulates the local bounds of Bell-type inequalities,
Sci. Rep. 10, 13205 (2020).
PDF (1.1 MiB);
arXiv:1902.03197 [quant-ph]
J. C. Garcia-Escartin, S. Sajeed, and V. Makarov,
Attacking quantum key distribution by light injection via ventilation openings,
PLOS One 15, 0236630 (2020).
PDF (2.3 MiB);
arXiv:1910.08152 [quant-ph]
G. Gras, N. Sultana, A. Huang, T. Jennewein, F. Bussières, V. Makarov, and H. Zbinden,
Optical control of single-photon negative-feedback avalanche diode detector,
J. Appl. Phys. 127, 094502 (2020).
PDF (1.2 MiB);
arXiv:1911.12742 [quant-ph]
A. Huang, R. Li, V. Egorov, S. Tchouragoulov, K. Kumar, and V. Makarov,
Laser-damage attack against optical attenuators in quantum key distribution,
Phys. Rev. Appl. 13, 034017 (2020).
PDF (1.5 MiB);
arXiv:1905.10795 [quant-ph]


A. Huang, Á. Navarrete, S.-H. Sun, P. Chaiwongkhot, M. Curty, and V. Makarov,
Laser-seeding attack in quantum key distribution,
Phys. Rev. Appl. 12, 064043 (2019).
PDF (858 KiB);
arXiv:1902.09792 [quant-ph]
V. Chistiakov, A. Huang, V. Egorov, and V. Makarov,
Controlling single-photon detector ID210 with bright light,
Opt. Express 27, 32253 (2019).
PDF (333 KiB);
arXiv:1905.09380 [quant-ph]
M. Elezov, R. Ozhegov, G. Goltsman, and V. Makarov,
A countermeasure against bright-light attack on superconducting nanowire single-photon detector in quantum key distribution,
Opt. Express 27, 30979 (2019).
PDF (802 KiB);
arXiv:1907.06418 [physics.ins-det]
P. Chaiwongkhot, K. B. Kuntz, Y. Zhang, A. Huang, J.-P. Bourgoin, S. Sajeed, N. Lütkenhaus, T. Jennewein, and V. Makarov,
Eavesdropper’s ability to attack a free-space quantum-key-distribution receiver in atmospheric turbulence,
Phys. Rev. A 99, 062315 (2019).
PDF (1.5 MiB);
arXiv:1902.01288 [quant-ph]
A. Fedorov, I. Gerhardt, A. Huang, J. Jogenfors, Y. Kurochkin, A. Lamas-Linares, J.-Å. Larsson, G. Leuchs, L. Lydersen, V. Makarov, and J. Skaar,
Comment on ‘Inherent security of phase coding quantum key distribution systems against detector blinding attacks’ (2018 Laser Phys. Lett. 15 095203),
Laser Phys. Lett. 16, 019401 (2019).
PDF (149 KiB);
arXiv:1809.03911 [quant-ph]


A. Huang, S. Barz, E. Andersson, and V. Makarov,
Implementation vulnerabilities in general quantum cryptography,
New J. Phys. 20, 103016 (2018).
PDF (977 KiB);
arXiv:1805.06668 [quant-ph]
P. V. P. Pinheiro, P. Chaiwongkhot, S. Sajeed, R. T. Horn, J.-P. Bourgoin, T. Jennewein, N. Lütkenhaus, and V. Makarov,
Eavesdropping and countermeasures for backflash side channel in quantum cryptography,
Opt. Express 26, 21020 (2018).
PDF (2.4 MiB);
arXiv:1804.10317 [quant-ph]
A. Huang, S.-H. Sun, Z. Liu, and V. Makarov,
Quantum key distribution with distinguishable decoy states,
Phys. Rev. A 98, 012330 (2018).
PDF (476 KiB);
arXiv:1711.00597 [quant-ph]
H. Qin, R. Kumar, V. Makarov, and R. Alléaume,
Homodyne-detector-blinding attack in continuous-variable quantum key distribution,
Phys. Rev. A 98, 012312 (2018).
PDF (1.5 MiB);
arXiv:1805.01620 [quant-ph]
S. K. Joshi, J. Pienaar, T. C. Ralph, L. Cacciapuoti, W. McCutcheon, J. Rarity, D. Giggenbach, J. G. Lim, V. Makarov, I. Fuentes, T. Scheidl, E. Beckert, M. Bourennane, D. E. Bruschi, A. Cabello, J. Capmany, A. Carrasco-Casado, E. Diamanti, M. Dušek, D. Elser, A. Gulinatti, R. H. Hadfield, T. Jennewein, R. Kaltenbaek, M. A. Krainak, H.-K. Lo, Ch. Marquardt, G. Milburn, M. Peev, A. Poppe, V. Pruneri, R. Renner, C. Salomon, J. Skaar, N. Solomos, M. Stipčević, J. P. Torres, M. Toyoshima, P. Villoresi, I. Walmsley, G. Weihs, H. Weinfurter, A. Zeilinger, M. Żukowski, and R. Ursin,
Space QUEST mission proposal: experimentally testing decoherence due to gravity,
New J. Phys. 20, 063016 (2018).
PDF (1.4 MiB);
arXiv:1703.08036 [quant-ph]


Ø. Marøy, V. Makarov, and J. Skaar,
Secure detection in quantum key distribution by real-time calibration of receiver,
Quantum Sci. Technol. 2, 044013 (2017).
PDF (438 KiB);
arXiv:1611.07638 [quant-ph]
S. Sajeed, C. Minshull, N. Jain, and V. Makarov,
Invisible Trojan-horse attack,
Sci. Rep. 7, 8403 (2017).
PDF (1.2 MiB);
arXiv:1704.07749 [quant-ph]
P. Chaiwongkhot, S. Sajeed, L. Lydersen, and V. Makarov,
Finite-key-size effect in commercial plug-and-play QKD system,
Quantum Sci. Technol. 2, 044003 (2017).
PDF (433 KiB);
arXiv:1610.06876 [quant-ph]
J. G. Lim, E. Anisimova, B. L. Higgins, J.-P. Bourgoin, T. Jennewein, and V. Makarov,
Laser annealing heals radiation damage in avalanche photodiodes,
EPJ Quantum Technol. 4, 11 (2017).
PDF (1.7 MiB);
arXiv:1701.08907 [quant-ph]
C. J. Pugh, S. Kaiser, J.-P. Bourgoin, J. Jin, N. Sultana, S. Agne, E. Anisimova, V. Makarov, E. Choi, B. L. Higgins, and T. Jennewein,
Airborne demonstration of a quantum key distribution receiver payload,
Quantum Sci. Technol. 2, 024009 (2017).
PDF (1.5 MiB);
arXiv:1612.06396 [quant-ph]
E. Anisimova, B. L. Higgins, J.-P. Bourgoin, M. Cranmer, E. Choi, D. Hudson, L. P. Piche, A. Scott, V. Makarov, and T. Jennewein,
Mitigating radiation damage of single photon detectors for space applications,
EPJ Quantum Technol. 4, 10 (2017).
PDF (6.3 MiB);
arXiv:1702.01186 [physics.ins-det]


S. Sajeed, A. Huang, S. Sun, F. Xu, V. Makarov, and M. Curty,
Insecurity of detector-device-independent quantum key distribution,
Phys. Rev. Lett. 117, 250505 (2016).
PDF (1.4 MiB);
arXiv:1607.05814 [quant-ph]
A. Huang, S. Sajeed, P. Chaiwongkhot, M. Soucarros, M. Legré, and V. Makarov,
Testing random-detector-efficiency countermeasure in a commercial system reveals a breakable unrealistic assumption,
IEEE J. Quantum Electron. 52, 8000211 (2016).
PDF (2.8 MiB);
arXiv:1601.00993 [quant-ph]
V. Makarov, J.-P. Bourgoin, P. Chaiwongkhot, M. Gagné, T. Jennewein, S. Kaiser, R. Kashyap, M. Legré, C. Minshull, and S. Sajeed,
Creation of backdoors in quantum communications via laser damage,
Phys. Rev. A 94, 030302 (2016).
PDF (955 KiB);
arXiv:1510.03148 [quant-ph]


F. Xu, J. M. Arrazola, K. Wei, W. Wang, P. Palacios-Avila, C. Feng, S. Sajeed, N. Lütkenhaus, and H.-K. Lo,
Experimental quantum fingerprinting with weak coherent pulses,
Nat. Commun. 6, 8735 (2015).
PDF (490 KiB);
arXiv:1503.05499 [quant-ph]
F. Xu, K. Wei, S. Sajeed, S. Kaiser, S. Sun, Z. Tang, L. Qian, V. Makarov, and H.-K. Lo,
Experimental quantum key distribution with source flaws,
Phys. Rev. A 92, 032305 (2015).
PDF (415 KiB);
arXiv:1408.3667 [quant-ph]
S. Sajeed, P. Chaiwongkhot, J.-P. Bourgoin, T. Jennewein, N. Lütkenhaus, and V. Makarov,
Security loophole in free-space quantum key distribution due to spatial-mode detector-efficiency mismatch,
Phys. Rev. A 91, 062301 (2015).
PDF (1.1 MiB);
arXiv:1502.02785 [quant-ph]
S. Sajeed, I. Radchenko, S. Kaiser, J.-P. Bourgoin, A. Pappa, L. Monat, M. Legré, and V. Makarov,
Attacks exploiting deviation of mean photon number in quantum key distribution and coin tossing,
Phys. Rev. A 91, 032326 (2015).
PDF (1.8 MiB);
arXiv:1412.8032 [quant-ph]
N. Jain, B. Stiller, I. Khan, V. Makarov, Ch. Marquardt, and G. Leuchs,
Risk analysis of Trojan-horse attacks on practical quantum key distribution systems,
IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 21, 6600710 (2015).
PDF (4.8 MiB);
arXiv:1408.0492 [quant-ph]


N. Jain, E. Anisimova, I. Khan, V. Makarov, Ch. Marquardt, and G. Leuchs,
Trojan-horse attacks threaten the security of practical quantum cryptography,
New J. Phys. 16, 123030 (2014).
PDF (1.7 MiB);
arXiv:1406.5813 [quant-ph]
M. G. Tanner, V. Makarov, and R. H. Hadfield,
Optimised quantum hacking of superconducting nanowire single-photon detectors,
Opt. Express 22, 6734 (2014).
PDF (1.3 MiB);
arXiv:1305.5989 [quant-ph]
A. N. Bugge, S. Sauge, A. M. M. Ghazali, J. Skaar, L. Lydersen, and V. Makarov,
Laser damage helps the eavesdropper in quantum cryptography,
Phys. Rev. Lett. 112, 070503 (2014).
PDF (704 KiB);
arXiv:1310.8384 [quant-ph]
Q. Liu, A. Lamas-Linares, C. Kurtsiefer, J. Skaar, V. Makarov, and I. Gerhardt,
A universal setup for active control of a single-photon detector,
Rev. Sci. Instrum. 85, 013108 (2014).
PDF (898 KiB);
arXiv:1307.5951 [quant-ph]


X.-S. Ma, T. Herbst, T. Scheidl, D. Wang, S. Kropatschek, W. Naylor, B. Wittmann, A. Mech, J. Kofler, E. Anisimova, V. Makarov, T. Jennewein, R. Ursin, and A. Zeilinger,
Quantum teleportation over 143 kilometres using active feed-forward,
Nature 489, 269 (2012).
Link to journal version;
arXiv:1205.3909 [quant-ph]
Below are relevant papers published when the lab was located in Norway.


A. M. M. Ghazali, A. N. Bugge, S. Sauge, and V. Makarov,
Automated characterization of single-photon avalanche photodiode,
IIUM Eng. J. 12, no. 5, 97 (2011).
arXiv:1202.1591 [physics.ins-det]
L. Lydersen, M. K. Akhlaghi, A. H. Majedi, J. Skaar, and V. Makarov,
Controlling a superconducting nanowire single-photon detector using tailored bright illumination,
New J. Phys. 13, 113042 (2011).
arXiv:1106.2396 [quant-ph]
L. Lydersen, V. Makarov, and J. Skaar,
Comment on “Resilience of gated avalanche photodiodes against bright illumination attacks in quantum cryptography” [Appl. Phys. Lett. 98, 231104 (2011)],
Appl. Phys. Lett. 99, 196101 (2011);
Yuan et al. reply: ibid. 196102 (2011).
arXiv:1106.3756 [quant-ph].
Reply: PDF;
arXiv:1109.3149 [quant-ph]
S. Sauge, L. Lydersen, A. Anisimov, J. Skaar, and V. Makarov,
Controlling an actively-quenched single photon detector with bright light,
Opt. Express 19, 23590 (2011).
arXiv:0809.3408 [quant-ph]
I. Gerhardt, Q. Liu, A. Lamas-Linares, J. Skaar, V. Scarani, V. Makarov, and C. Kurtsiefer,
Experimentally faking the violation of Bell’s inequalities,
Phys. Rev. Lett. 107, 170404 (2011).
arXiv:1106.3224 [quant-ph]
Y.-S. Kim, Y.-C. Jeong, S. Sauge, V. Makarov, and Y.-H. Kim,
Ultra-low noise single-photon detector based on Si avalanche photodiode,
Rev. Sci. Instrum. 82, 093110 (2011).
arXiv:1105.0869 [physics.ins-det]
L. Lydersen, N. Jain, C. Wittmann, Ø. Marøy, J. Skaar, Ch. Marquardt, V. Makarov, and G. Leuchs,
Superlinear threshold detectors in quantum cryptography,
Phys. Rev. A 84, 032320 (2011).
arXiv:1106.2119 [quant-ph]
N. Jain, C. Wittmann, L. Lydersen, C. Wiechers, D. Elser, Ch. Marquardt, V. Makarov, and G. Leuchs,
Device calibration impacts security of quantum key distribution,
Phys. Rev. Lett. 107, 110501 (2011).
arXiv:1103.2327 [quant-ph]
I. Gerhardt, Q. Liu, A. Lamas-Linares, J. Skaar, C. Kurtsiefer, and V. Makarov,
Full-field implementation of a perfect eavesdropper on a quantum cryptography system,
Nat. Commun. 2, 349 (2011).
Link to journal version;
arXiv:1011.0105 [quant-ph]
L. Lydersen, J. Skaar, and V. Makarov,
Tailored bright illumination attack on distributed-phase-reference protocols,
J. Mod. Opt. 58, 680 (2011).
Link to journal version;
arXiv:1012.4366 [quant-ph]
L. Lydersen, V. Makarov, and J. Skaar,
Secure gated detection scheme for quantum cryptography,
Phys. Rev. A 83, 032306 (2011).
arXiv:1101.5698 [quant-ph]
C. Wiechers, L. Lydersen, C. Wittmann, D. Elser, J. Skaar, Ch. Marquardt, V. Makarov, and G. Leuchs,
After-gate attack on a quantum cryptosystem,
New J. Phys. 13, 013043 (2011).
arXiv:1009.2683 [quant-ph]


L. Lydersen, C. Wiechers, C. Wittmann, D. Elser, J. Skaar, and V. Makarov,
Thermal blinding of gated detectors in quantum cryptography,
Opt. Express 18, 27938 (2010).
arXiv:1009.2663 [quant-ph]
L. Lydersen, C. Wiechers, C. Wittmann, D. Elser, J. Skaar, and V. Makarov,
Hacking commercial quantum cryptography systems by tailored bright illumination,
Nat. Photonics 4, 686 (2010);
comment: ibid. 4, 800, reply: 801 (2010).
Link to journal version;
arXiv:1008.4593 [quant-ph].
Link to comment;
arXiv:1009.6130 [quant-ph].
Link to reply;
arXiv:1012.0476 [quant-ph]


V. Makarov,
Controlling passively quenched single photon detectors by bright light,
New J. Phys. 11, 065003 (2009).
arXiv:0707.3987 [quant-ph]


V. Makarov and J. Skaar,
Faked states attack using detector efficiency mismatch on SARG04, phase-time, DPSK, and Ekert protocols,
Quant. Inf. Comp. 8, 0622 (2008).


V. Makarov, A. Anisimov, and J. Skaar,
Effects of detector efficiency mismatch on security of quantum cryptosystems,
Phys. Rev. A 74, 022313 (2006);
erratum: ibid. 78, 019905 (2008).
PDF – includes erratum;


V. Makarov and D. R. Hjelme,
Faked states attack on quantum cryptosystems,
J. Mod. Opt. 52, 691 (2005).


V. Makarov, A. Brylevski, and D. R. Hjelme,
Real-time phase tracking in single-photon interferometers,
Appl. Opt. 43, 4385 (2004).


A. Vakhitov, V. Makarov, and D. R. Hjelme,
Large pulse attack as a method of conventional optical eavesdropping in quantum cryptography,
J. Mod. Opt. 48, 2023 (2001).
 Eve :(