Sikker kommunikation med lyspartikler, der omgår afhængigheden af ​​polarisering

Der er udviklet et nyt kommunikationssystem til at udveksle symmetriske nøgler mellem parter for at kryptere beskeder, så de ikke kan læses af tredjeparter. I samarbejde med Deutsche Telekom lykkedes det for forskere ledet af fysikprofessor Thomas Walther at drive et kvantenetværk, der er skalerbart i forhold til antallet af brugere og samtidig robust uden behov for betroede noder. I fremtiden vil sådanne systemer kunne beskytte kritisk infrastruktur mod den voksende fare for cyberangreb. Derudover kunne der installeres vandhanesikre forbindelser mellem forskellige offentlige steder i større byer.

Systemet udviklet af Darmstadt-forskerne muliggør udveksling af kvantenøgler, hvilket giver flere parter i et stjerneformet netværk et fælles tilfældigt tal. Individuelle lyskvanter, såkaldte fotoner, fordeles til brugere i kommunikationsnetværket for at beregne det tilfældige tal og dermed den digitale nøgle. På grund af kvantefysiske effekter er disse nøgler særligt sikre. På denne måde er kommunikation yderst beskyttet, og eksisterende aflytningsangreb kan detekteres.

Hidtil har sådanne kvantenøglemetoder været teknisk komplekse og følsomme over for ydre påvirkninger. Systemet fra Darmstadt-gruppen fra Collaborative Research Center CROSSING er baseret på en særlig protokol. Systemet distribuerer fotoner fra en central kilde til alle brugere i netværket og etablerer sikkerheden for kvantenøglerne gennem kvantesammenfiltring. Denne kvantefysiske effekt producerer korrelationer mellem to lyspartikler, som er observerbare, selv når de er langt fra hinanden. Partnerpartiklens egenskab kan forudsiges ved at måle en egenskab for lyspartiklen fra et par.

Polarisering bruges ofte som en egenskab, men denne forstyrres typisk i de glasfibre, der bruges til transmission på grund af miljøpåvirkninger såsom vibrationer eller små temperaturændringer. Darmstadt-systemet bruger dog en protokol, hvor kvanteinformationen er kodet i fotonernes fase og ankomsttid og er derfor særligt ufølsom overfor sådanne forstyrrelser. For første gang er det lykkedes gruppen at forsyne et netværk af brugere med kvantenøgler ved hjælp af denne robuste protokol.

Transmissionens høje stabilitet og skalerbarheden i princippet blev med succes demonstreret i en felttest sammen med Deutsche Telekom Technik GmbH. Som et næste skridt planlægger forskerne ved TU Darmstadt at koble andre bygninger i byen til deres system. Forskningen er publiceret i PRX Quantum . + Udforsk yderligere

Kvantekrypteringsnøgler til sikker kommunikation distribueret 1.000 kilometer længere end tidligere forsøg