Nové informace o vláknech P ř ímo G lomáln í u ž ív á n í E nkrypce N ekrokace sítě
Distribuce kvantového klíče se nespoléhá na matematiku, ale používá kvantové vlastnosti světla, jako je polarizace, dekódování a přenos náhodných klíčů, které dekódují kódovaná data. Tato metoda je zvláště bezpečná, protože jsou detekovány všechny zásahy třetích stran.
Výzkumní pracovníci na univerzitě v Padově v Itálii uvedli v časopisu Optical Society of America (OSA) časopis Optics Letters, že jejich zařízení se všemi vlákny mají více než miliardu polarizací za sekundu přepínatelného světla. Zařízení je také samo-kompenzující a není citlivé na teplotu a jiné změny prostředí.
Ve výzkumné skupině QuantumFuture Giuseppe Vallone, který vedl výzkum spolu se spoluautorem Paolo Villoresim, řekl: „Očekává se, že kvantová distribuce klíčů bude mít hluboký dopad na soukromí a bezpečnost občanů. např. v oblasti komunikace ve volném prostoru, např. satelitní komunikace na zemi nebo komunikace mezi mobilními terminály Realizace globálních kvantových sítí vyžaduje komunikaci ve volném prostoru.
Technologie
Vzhledem k tomu, že kvantové klíče nefungují dobře přes sítě s dlouhými vlákny, je velmi naléhavé vyvinout satelitní kvantovou komunikační síť, která spojuje různé pozemní kvantově šifrované sítě po celém světě.
Ačkoliv k vytvoření kvantových stavů potřebných pro kvantové šifrování mohou být použity různé charakteristiky světla, polarizace je zvláště vhodná pro propojení volného prostoru, protože není ovlivněna atmosférou a je dekódována v přijímači bez nutnosti shromažďovat data. Jít na jednovidové vlákno (to je náročný úkol).
Vallone řekl: „Naším cílem je vyvinout kvantové šifrovací schéma, které může být použito mezi satelity a zemí. Klíče jsou generovány na oběžné dráze. Dnešní polarizační dekodéry však nejsou vhodné pro použití ve vesmíru, protože jsou nestabilní a drahé. Dokonce vykazují zranitelnost postranních kanálů, která může oslabit bezpečnost protokolu. "
Výzkumníci říkají, že nový polarizační kodér je "POGNAC" a POGNAC je kombinací POlarizace a SaGNAC. S pomocí vláknového optického prstencového tvaru Sagnac interferometru může tento polarizační kodér rychle otáčet polarizaci dopadajícího laseru. Zařízení rozděluje svazek na dva a polarizace obou svazků je kolmá k sobě. Dva nosníky pak procházejí vláknovou smyčkou ve směru hodinových ručiček a proti směru hodinových ručiček. Současné komponenty mohou být umístěny v balení 15 x 5 x 5 cm, a pokud jsou součástí dodávky menší, může být obal dále miniaturizován.
Ve smyčce s optickými vlákny vědci použili komerčně dostupné elektrooptické modulátory ke změně polarizace a vytvoření kvantového stavu potřebného pro distribuci kvantového klíče. Protože paprsky ve směru hodinových ručiček a proti směru hodinových ručiček přicházejí k modulátoru v různých časech, jsou modulovány nezávisle na sobě.
Modulátor používá ke změně optické fáze použité napětí. Absolutní hodnota fázového posunu však závisí na řadě parametrů, které se časem mění. Vallone řekl: "V POGNACu má význam pouze relativní posun mezi dvěma polarizovanými světly. Toto relativní posunutí odpovídá změně ve polarizaci výstupu. Současně je posunutí způsobené teplotními změnami a dalšími faktory samopravitelné. dělá POGNAC velmi stabilní a eliminuje polarizační drift, který ovlivňuje jiná zařízení.
Hodnota
Výzkumníci testovali své nové přístroje měřením polarizace kvantových stavů produkovaných POGNAC a jejich porovnáním s očekávanými hodnotami. Měřili kvantovou chybovost (QBER) viny o 0,2%, mnohem nižší než kvantová chybovost 1% až 2% typického distribučního systému kvantového klíče.
„Naše výsledky ukazují, že data mohou být kódována jednoduchým a efektivním způsobem pomocí polarizace světla,“ řekl Vallone. "Můžeme to udělat jen s komerčně dostupnými komponenty."
Výzkumníci neustále zlepšují své metody a plánují provádět další testování, aby sledovali, jak se POGNAC chová při kódování kvantových klíčů pro šifrování.