New A ll-fiber D d evices P romote G lobal Q uantum E criptare C nstrucții
Distribuția cheilor cuantice nu se bazează pe matematică, ci utilizează proprietățile cuantice ale luminii, cum ar fi polarizarea, decodificarea și transmiterea cheilor aleatoare care decriptează datele codificate. Această metodă este deosebit de sigură deoarece sunt detectate orice intruziuni ale unor terțe părți.
Cercetătorii de la Universitatea din Padova din Italia au raportat în revista Optics Society of America (OSA), că dispozitivele lor cu fibră optică au mai mult de un miliard de polarizări pe secundă de lumină comutativă. Dispozitivul este, de asemenea, auto-compensator și nu este sensibil la temperaturi și alte schimbări de mediu.
În grupul de cercetare QuantumFuture, Giuseppe Vallone, care a condus cercetarea cu coautorul Paolo Villoresi, a declarat: "Distribuția cheilor cuantice va avea un impact profund asupra vieții private și a securității cetățenilor. Schema noastră simplifică distribuția cheilor cuantice în comunicarea spațială liberă, de exemplu, prin satelit la pământ sau prin comunicarea între terminalele mobile. Realizarea rețelelor cuantice globale necesită o comunicare spațială liberă. "
Tehnologie
Deoarece cheile cuantice nu funcționează bine în rețelele de fibră optică pe distanțe lungi, este extrem de urgent să se dezvolte o rețea de comunicații cuantice bazată pe satelit care să conecteze diferite rețele criptate cu câmpuri la nivel mondial.
Deși diferitele caracteristici ale luminii pot fi folosite pentru a crea stările cuantice necesare pentru criptarea cuantică, polarizarea este deosebit de potrivită pentru legarea spațiului liber deoarece nu este afectată de atmosferă și este decodificată la receptor fără a fi nevoie să se colecteze date. Mergând la fibra de un singur mod (aceasta este o sarcină dificilă).
Vallone a spus: "Obiectivul nostru este de a dezvolta o schema de criptare cuantica care poate fi utilizata intre sateliti si pamant.Telerele sunt generate pe orbita.Dar decodoarele de polarizare de astazi nu sunt potrivite pentru utilizare in spatiu deoarece sunt instabile si costisitoare. Și chiar prezintă vulnerabilități canalului lateral care pot slăbi securitatea protocolului. "
Cercetătorii spun că noul codificator de polarizare este "POGNAC", iar POGNAC este o combinație de POlarization și SaGNAC. Cu ajutorul unui interferometru Sagnac în formă de inel cu fibră optică, acest codificator de polarizare poate roti rapid polarizarea laserului incident. Dispozitivul împarte fasciculul în două, iar polarizarea celor două fascicule este perpendiculară între ele. Cele două fascicule apoi trec printr-o buclă de fibre în sens orar și respectiv în sens contrar acelor de ceasornic. Componentele curente pot fi plasate într-un pachet de 15 x 5 x 5 cm, iar dacă componentele incluse sunt mai mici, pachetul poate fi miniaturat în continuare.
În buclele cu fibră optică, cercetătorii au folosit modulatori electro-optici disponibili în comerț pentru a schimba polarizarea și pentru a crea starea cuantică necesară pentru distribuția cheilor cuantice. Deoarece razele în sensul acelor de ceasornic și în sens contrar acelor de ceasornic ajung la modulator în momente diferite, ele sunt modulate independent una de cealaltă.
Modulatorul folosește o tensiune aplicată pentru a schimba faza optică. Cu toate acestea, valoarea absolută a trecerii de fază depinde de un număr de parametri care variază în timp. Vallone a spus: "În POGNAC, numai deplasarea relativă dintre două lumini polarizate este semnificativă. Această deplasare relativă corespunde schimbării polarizării de ieșire, în același timp deplasarea cauzată de schimbările de temperatură și de alți factori este autocorecție. face POGNAC foarte stabil și elimină driftul de polarizare care afectează alte dispozitive. "
Valoare
Cercetătorii au testat noile lor dispozitive prin măsurarea polarizării stărilor cuantice produse de POGNAC și compararea acestora cu valorile preconizate. Ei au măsurat o rată de eroare cuantică (QBER) de vină de 0,2%, mult mai mică decât rata de eroare cuantică de 1% până la 2% dintr-un sistem tipic de distribuție a cheilor cuantice.
Rezultatele noastre arata ca datele pot fi codificate intr-un mod simplu si eficient folosind polarizarea luminii ", a spus Vallone. "Putem face acest lucru doar cu componentele disponibile în comerț".
Cercetătorii își îmbunătățesc continuu metodele și planifică să efectueze teste suplimentare pentru a observa modul în care se comportă POGNAC atunci când codifică cheile cuantice pentru criptare.