Kvanteteknologier kan anvendes på et standard telekommunikationsnetværk

Spanske forskere har udviklet et kvantekryptografienetværk integreret i et kommercielt optisk netværk gennem teknologier baseret på software -defineret netværk (SDN), muliggør implementering af kvante- og klassiske netværkstjenester i en fleksibel, dynamisk og skalerbar måde.

Netværket anvender en fiberinfrastruktur leveret af Telefonica Spain, der forbinder tre faciliteter i hovedstadsområdet Madrid. Retssagen har været i gang siden maj sidste år, og en foreløbig rapport blev for nylig præsenteret på QCRYPT2018, den største konference på området.

Netværket integrerer quantum key distribution (QKD) enheder udviklet af Huawei Research Lab i München. Integrering af alle de teknologiske elementer gjorde det muligt at demonstrere, at QKD -teknikker kan anvendes i et reelt produktionsmiljø, kombinerer transmission af data og kvantetaster over den samme fiber.

Håndteringen af ​​kvante- og klassiske kanaler sker på en integreret måde gennem SDN -teknikker, dele det optiske netværk på en optimal måde. Det faktum, at dette er blevet udviklet på en eksisterende infrastruktur ved hjælp af standardkommunikationssystemer, fremhæver denne teknologis modenhed, som gør det muligt at skifte mellem links, der forbinder punkter, der kan være op til 60 kilometer fra hinanden.

Tyve kanaler kan dele den samme fiber i det samme optiske bånd, der bruger kvantekanalen, muliggøre samtidig transmission af kvantesignaler med mere end to terabyte pr. sekund data i hovedstadsnetværk, når der bruges standard 100 gigabyte pr. sekund moduler.

En avanceret sikkerhedskvanteløsning

Sikker kommunikation er baseret på kryptografi, hvor oplysninger krypteres ved hjælp af en hemmelig nøgle. Kun de brugere, der kender dekrypteringsnøglen, kan få adgang til de hemmelige meddelelser. De kryptografiske teknikker, der i øjeblikket bruges til at udveksle nøgler eller elektronisk underskrive dokumenter, er baseret på matematiske problemer, der kræver lang tid at løse, forbyder indtrængen. Imidlertid, efterhånden som computerkapaciteten stiger, tiden til løsning reduceres, sammen med sikkerheden ved disse metoder.

For at undgå dette problem, størrelsen på nøglerne har måttet stige, efterhånden som computerkapaciteten er vokset. Disse teknikker kan blive fuldstændig forældede med fremkomsten af ​​kvantecomputere, der kan løse i øjeblikket uoverkommelige problemer ved hjælp af kvantemekanikkens principper. Disse inkluderer at bryde nøglerne genereret af de mest anvendte kryptografiske metoder, hvilket gør størstedelen af ​​kommunikationssikkerhedsinfrastrukturen ubrugelig.

Alligevel, kvanteteknologier tilbyder en løsning på sårbarheden ved nuværende metoder. Med disse teknologier, det er muligt at anvende kvanteprincipper til at generere en hemmelig nøgle gennem en offentlig kommunikationskanal, så nøglen er sikker mod ethvert angreb, herunder en fra en kvantecomputer. Kvanteteknologi gør det endda muligt at opdage ethvert angrebsforsøg med det samme.

Kvanteteknologier

Quantum key distribution er en af ​​disse teknologier. Det løser ikke kun problemet med truslen fra kvanteberegning til kryptografiske nøglegenerationsalgoritmer, der allerede er i brug, det kan også give et meget højere sikkerhedsniveau. QKD kræver en fysisk infrastruktur af optiske fibre, som den, der blev leveret af Telefónica Spain, der bruges til at forbinde kommunikationscentrene i pilotprogrammet.

Indtil nu, levedygtigheden af ​​QKD er blevet påvist i laboratorier og i kontrollerede feltforsøg, men der har altid været problemer med muligheden for at implementere den på en kommerciel infrastruktur og integrere den med en sådan infrastruktur. Denne erfaring viser, at det er muligt at overvinde disse forhindringer.

I netværket, en ny kvante-teknologi er også blevet brugt til distribution af kvantetaster baseret på "kontinuerlige variabler" QKD (CV-QKD), der er mere kompatibel med klassiske teknologier end eksisterende. Kombinationen af ​​disse teknologier har muliggjort et komplet integreret netværk af klassisk og kvantekommunikation.

Udbredelsen over en eksisterende kommunikationsinfrastruktur og brugen af ​​standard telekommunikationssystemer, der er opnået i dette forsøg, er den første af sin art, demonstrerer denne teknologis kapacitet til brug i den virkelige verden.