Omkostningseffektiv quantum rykker et skridt nærmere

Canadiske og amerikanske forskere har taget et vigtigt skridt hen imod at gøre det muligt for kvantenetværk at være omkostningseffektive og virkelig sikre mod angreb.

Eksperimenterne, af teamet fra University of Calgary, California Institute of Technology og National Institute of Standards and Technology, Colorado, bevise levedygtigheden af ​​et måleenhedsuafhængigt kvantenøglefordelingssystem (QKD), baseret på let tilgængelig hardware.

QKD giver en metode til beviseligt sikker kommunikation. Mange QKD systemer, herunder kommercielle systemer, er blevet udviklet i løbet af de sidste 30 år, og vigtige elementer såsom hemmelige nøglesatser og maksimal transmission er løbende blevet forbedret.

Holdets resultater, offentliggjort i dag i tidsskriftet Kvantevidenskab og -teknologi , viser, hvordan de anvendte omkostningseffektiv og kommercielt tilgængelig hardware såsom distributed feedback (DFB) lasere og field-programmable gate arrays (FPGA) elektronik, som muliggør time-bin qubit forberedelse og tidsmærkning, og aktive feedback-systemer, der giver mulighed for kompensation af tidsvarierende egenskaber af fotoner efter transmission gennem installeret fiber.

Den første forfatter Raju Valivarthi sagde:"Kvantehacking i løbet af det sidste årti har også vist, imidlertid, at specifikationerne for komponenter og enheder, der bruges i faktiske QKD-systemer, aldrig stemmer helt overens med den teoretiske beskrivelse, der bruges i sikkerhedsbeviser, som kan kompromittere sikkerheden af ​​rigtige QKD-systemer. For eksempel, såkaldte 'blindende angreb' udnytter sårbarheder i enkeltfotondetektorer (SPD'er) til at åbne en sidekanal, hvorigennem en aflytter kan få fuld information om den (formodede-at-være) sikre nøgle. At gøre praktiske QKD-systemer sikre mod alle sådanne angreb er en udfordrende opgave."

Seniorforfatter Dr. Qiang Zhou sagde:"Vores MDI-QKD-system omfatter fire dele:qubit-forberedelsesmodul, Klokketilstandsmåling (BSM) modul, kontrolmodul, og tidsmærkningsmodul, som tillader nøglegenerering fra qubits i tilfældigt forberedte tilstande. Det er værd at bemærke, at vores kontrolmodul i demonstrationen er yderligere forbedret til at kontrollere polariseringen og ankomsttiden for fotoner, der rejser fra Alice og Bob til Charlie, hvilket sikrer, at de ikke kan skelnes i BSM-øjeblikket."

Gruppeleder professor Wolfgang Tittel sagde:"Vores eksperimentelle demonstration baner vejen for MDI-QKD-baserede stjerne-type kvantenetværk med hemmelige kbps nøglehastigheder, der spænder over geografiske afstande på mere end 100 km."