Chip-baserede enheder forbedrer anvendeligheden af ​​kvantesikret kommunikation

demonstrerede nye chipbaserede enheder, der indeholder alle de optiske komponenter, der er nødvendige for kvantnøglefordeling, samtidig med at sikkerheden i virkeligheden øges. Den hurtige og omkostningseffektive platform er klar til at lette implementeringen af ​​ekstremt sikker datakommunikation, der kan bruges til at beskytte alt fra e-mails til online bankoplysninger.

Fremskridt inden for computingteknologi vil snart efterlade dagens metoder til kryptering af onlinedata sårbare over for aflytning. Quantum -nøgledistribution giver uigennemtrængelig kryptering ved hjælp af lysets kvanteegenskaber til at generere sikre tilfældige nøgler mellem brugere til kryptering og dekryptering af deres online data. Selvom kvantnøglefordeling er kompatibel med de fleste fiberoptiske netværk, mere robuste og billigere enheder er nødvendige for at udføre denne krypteringsmetode uden for laboratoriet.

I Optica , The Optical Society's (OSA) tidsskrift for forskning med stor indvirkning, forskerne rapporterer, at der kan udføres sikker kvantnøgleudveksling mellem to chipbaserede enheder-kun 6 x 2 millimeter-potentielt over et fibernet med forbindelser op til 200 kilometer lange.

"Chip-baserede enheder reducerer betydeligt barrieren for udbredt optagelse af kvantesikret kommunikation ved at levere en robust, masseproducerende platform, "sagde forskerteamleder Henry Semenenko fra University of Bristol, Storbritannien. "I fremtiden, disse enheder vil indgå i en standard husstandsforbindelse til internettet, der holder vores data sikre uanset fremskridt inden for computingteknologi. "

Reducering af størrelse og strømbehov

De nye kvantnøglefordelingsenheder er baseret på den samme halvlederteknologi, der findes i hver smartphone og computer. I stedet for ledninger til styring af elektricitet, de indeholder meget komplekse kredsløb, der styrer de svage fotoniske lyssignaler, der er nødvendige for kvantetastfordeling. Nanoskala-komponenter i chipsene gør det muligt drastisk at reducere størrelsen og strømforbruget af kvantekommunikationssystemer, samtidig med at højhastighedsydelse bevares af vital betydning for moderne netværk.

"Med sine tæt pakkede optiske komponenter, vores chipbaserede platform tilbyder et niveau af præcis kontrol og kompleksitet, der ikke kan opnås med alternativer, "sagde Semenenko." Det vil give brugerne adgang til et sikkert netværk med en omkostningseffektiv enhed på samme størrelse som de routere, vi bruger i dag til at få adgang til internettet. "

Forskerne designet den nye platform for at lette bydækkende netværk og drastisk reducere antallet af forbindelser, der kræves mellem brugere.

"Vores platform giver enkeltbrugere mulighed for at oprette forbindelse til en centraliseret knude, der muliggør sikker kommunikation med hver anden bruger, "sagde Semenenko." Efterhånden som kvantenetværk udvikler sig, den centraliserede node vil tilbyde afgørende infrastruktur, der i sidste ende vil understøtte mere komplekse kommunikationsprotokoller. "

Demonstration af enhederne

Forskerne demonstrerede deres nye chip-baserede enheder med et principielt eksperiment, hvor de efterlignede et 200 kilometer langt fibernet ved University of Bristol Quantum Engineering Technology Labs. Ved hjælp af to uafhængige chip -enheder, de viste, at fejlrater og hastighed var sammenlignelige med topmoderne, kommercielle komponenter.

"Vi viste, at disse chipbaserede enheder kan bruges til at producere kvanteeffekter, selv når fotoner blev genereret af forskellige enheder, "sagde Semenenko." Dette er afgørende for kvantenetværk, hvor hver bruger vil styre deres egne enheder, der distribueres rundt i en by. "

Forskerne planlægger at gøre systemet mere praktisk ved at udvikle applikationsspecifik hardware. De vil derefter bruge det fiberoptiske netværk på plads omkring byen Bristol til at skabe et demonstrationsmetropolnetværk med mange brugere.