Quantum har nøglen til at sikre konferenceopkald

Verden er et skridt tættere på i sidste ende sikre konferenceopkald, takket være et samarbejde mellem Quantum Communications Hub-forskere og deres tyske kolleger, gør det muligt for en kvantesikker samtale at finde sted mellem fire parter samtidigt.

Demonstrationen, ledet af Hub-forskere baseret på Heriot-Watt University og udgivet i Videnskab fremskridt , er et rettidigt fremskridt, i betragtning af den globale afhængighed af fjernsamarbejde, herunder konferenceopkald, siden starten af ​​C19-pandemien.

Der har været rapporter om betydelig eskalering af cyberangreb på populære telekonferenceplatforme i det sidste år. Dette fremskridt inden for kvantesikret kommunikation kan føre til konferenceopkald med iboende uhackbare sikkerhedsforanstaltninger, understøttet af kvantefysikkens principper.

Senior forfatter, Professor Alessandro Fedrizzi, der ledede holdet på Heriot-Watt, sagde:"Vi har længe kendt den kvantesammenfiltring, som Albert Einstein kaldte 'uhyggelig handling på afstand' kan bruges til at distribuere sikre nøgler. Vores arbejde er det første eksempel, hvor dette blev opnået via 'uhyggelig handling' mellem flere brugere på samme tid - noget som et fremtidigt kvanteinternet vil være i stand til at udnytte."

Sikker kommunikation er afhængig af deling af kryptografiske nøgler. De nøgler, der bruges i de fleste systemer, er relativt korte og kan derfor blive kompromitteret af hackere, og nøgledistributionsproceduren er under stigende trussel fra hurtigt fremadskridende kvantecomputere. Disse voksende trusler mod datasikkerheden kræver nye, sikre metoder til nøgledistribution.

En moden kvanteteknologi kaldet Quantum Key Distribution (QKD), implementeret i denne demonstration i et netværksscenarie for første gang, udnytter kvantefysikkens egenskaber for at lette garanteret sikker distribution af kryptografiske nøgler.

QKD er blevet brugt til at sikre kommunikation i over tre årtier, lette kommunikation på over 400 km over jordbaseret optisk fiber og for nylig endda gennem rummet, imidlertid, afgørende, denne kommunikation har kun fundet sted udelukkende mellem to parter, begrænser det praktiske i den teknologi, der bruges til at lette sikre samtaler mellem flere brugere.

Systemet demonstreret af holdet her bruger en nøgleegenskab ved kvantefysikken, sammenfiltring, som er kvantefysikkens egenskab, der giver korrelationer - stærkere end nogen, som vi er bekendt med i hverdagen - mellem to eller flere kvantesystemer, selv når disse er adskilt af store afstande.

Ved at udnytte sammenfiltring af flere partier, holdet var i stand til at dele nøgler samtidigt mellem de fire parter, gennem en proces kendt som 'Quantum Conference Key Agreement', overvinde begrænsningerne ved traditionelle QKD-systemer til at dele nøgler mellem kun to brugere, og gør det muligt for det første kvantekonferenceopkald at finde sted med et billede af en Cheshire-kat delt mellem de fire parter, adskilt af op til 50 km optisk fiber.

Entanglement-baserede kvantenetværk er blot en del af et stort arbejdsprogram, som Quantum Communications Hub påtager sig for at levere fremtidige kvantesikrede netværk.

Den teknologi, der er demonstreret her, har potentiale til drastisk at reducere ressourceomkostningerne til konferenceopkald i kvantenetværk sammenlignet med standard to-parts QKD-metoder. Det er et af de første eksempler på de forventede fordele ved et fremtidigt kvanteinternet, som forventes at levere sammenfiltring til et system af globalt distribuerede noder.