Canadese en Amerikaanse onderzoekers hebben een belangrijke stap gezet om kwantumnetwerken kosteneffectief en echt beveiligd tegen aanvallen mogelijk te maken.

de experimenten, door het team van de Universiteit van Calgary, het California Institute of Technology en het National Institute of Standards and Technology, Colorado, de levensvatbaarheid bewijzen van een meetapparaatonafhankelijk kwantumsleuteldistributiesysteem (QKD), gebaseerd op gemakkelijk beschikbare hardware.

QKD biedt een methode voor aantoonbaar veilige communicatie. Veel QKD-systemen, inclusief commerciële systemen, zijn ontwikkeld in de afgelopen 30 jaar, en belangrijke elementen zoals geheime sleutelsnelheden en maximale transmissie zijn voortdurend verbeterd.

De resultaten van het team, vandaag gepubliceerd in het tijdschrift Kwantumwetenschap en technologie , laat zien hoe ze kosteneffectieve en in de handel verkrijgbare hardware gebruikten, zoals gedistribueerde feedback (DFB) lasers en field-programmable gate arrays (FPGA) elektronica, die time-bin qubit-voorbereiding en time-tagging mogelijk maken, en actieve feedbacksystemen die compensatie mogelijk maken van in de tijd variërende eigenschappen van fotonen na transmissie door ingezette vezels.

De eerste auteur Raju Valivarthi zei:"Quantumhacking in het afgelopen decennium heeft ook aangetoond, echter, dat de specificaties van componenten en apparaten die in werkelijke QKD-systemen worden gebruikt, nooit perfect overeenkomen met de theoretische beschrijving die wordt gebruikt in beveiligingsbewijzen, die de veiligheid van echte QKD-systemen in gevaar kunnen brengen. Bijvoorbeeld, zogenaamde 'blinding-aanvallen' exploiteren kwetsbaarheden van single photon detectors (SPD's) om een ​​zijkanaal te openen, via welke een afluisteraar volledige informatie kan krijgen over de (veronderstelde) beveiligde sleutel. Het is een uitdagende taak om praktische QKD-systemen te beveiligen tegen al dergelijke aanvallen."

Senior auteur Dr. Qiang Zhou zei:"Ons MDI-QKD-systeem bestaat uit vier delen:qubit-voorbereidingsmodule, Beltoestandsmeting (BSM) module, Controle Module, en tijdregistratiemodule, waarmee sleutelgeneratie van qubits in willekeurig voorbereide staten mogelijk is. Het is de moeite waard om op te merken dat onze besturingsmodule in de demonstratie verder is verbeterd om de polarisatie en aankomsttijd van fotonen die van Alice en Bob naar Charlie reizen te regelen, die ervoor zorgt dat ze niet te onderscheiden zijn op het moment van de BSM."

Groepsleider professor Wolfgang Tittel zei:"Onze experimentele demonstratie maakt de weg vrij voor op MDI-QKD gebaseerde kwantumnetwerken van het stertype met geheime kbps-sleutelsnelheden die geografische afstanden van meer dan 100 km overspannen."