Op zoek naar betere beveiliging tijdens gegevensoverdracht, overheden en andere organisaties over de hele wereld hebben geïnvesteerd in en de ontwikkeling van technologieën met betrekking tot kwantumcommunicatie en gerelateerde encryptiemethoden. Onderzoekers bekijken hoe deze nieuwe systemen, die, in theorie, onkraakbare communicatiekanalen zou bieden - kan worden geïntegreerd in bestaande en toekomstige glasvezelnetwerken.

Onderzoek aan het National Institute of Information and Communications Technology in Japan, door een team dat Senior Visiting Researcher Tobias A. Eriksson omvat, is veelbelovend voor het oplossen van een van de belangrijkste uitdagingen voor deze toepassing:hoe veilige communicatie te bereiken met behulp van continu variabele kwantumsleuteldistributie. Vaak afgekort als QKD, deze methode is de voortdurende uitwisseling van coderingssleutels, gegenereerd met kwantumtechnologie, voor het versleutelen van gegevens die tussen twee of meer partijen worden overgedragen.

In een paper die zal worden gepresenteerd op de OFC:The Optical Fiber Communications Conference and Exhibition die 3-7 maart in San Diego wordt gehouden, Californië, Eriksson en zijn collega's zeggen dat het belangrijkste struikelblok voor deze toepassing ruis is die wordt gegenereerd door glasvezelversterkers op single-mode glasvezelsystemen van de huidige generatie. Hun onderzoek omvatte het verkennen van hoe multicore-glasvezeltechnologie kan worden benut die naar verwachting in toekomstige transmissienetwerken zal worden gebruikt.

Zoals de naam al doet vermoeden, multicore-glasvezelsystemen gebruiken meerdere vezelkernen in een enkele streng waardoor gegevens kunnen worden verzonden. In de huidige glasvezelnetwerken elke streng heeft meestal maar één kern.

"Veilige communicatie is momenteel een van de moeilijkste uitdagingen en veel van de huidige coderingsmethoden kunnen op een dag gemakkelijk worden verbroken door algoritmen die zijn ontworpen voor kwantumcomputers, Eriksson zegt. "Een van de redenen waarom we QKD nog niet commercieel hebben ingezet, is dat de technologie niet compatibel is met de huidige netwerkarchitectuur."

Naarmate multicore-vezel in de toekomst wordt ingezet, Eriksson zei, onderzoekers bekijken hoe die technologie kan worden gebruikt om het encryptieprobleem op te lossen.

"De vraag die we onszelf hebben gesteld, is of de ruimtelijke dimensies van multicore-vezels kunnen worden benut voor co-propagatie van klassieke en kwantumsignalen, Eriksson zei. "Wat we hebben gevonden is dat de klassieke kanalen volledig onbewust van de kwantumsignalen kunnen worden verzonden, wat in single-mode glasvezel niet mogelijk is omdat de versterkerruis de kwantumkanalen doodt."

Het team van Eriksson heeft de overtollige ruis gemeten van overspraak tussen de klassieke en de kwantumkanalen, met behulp van 19-core vezels. Ze ontdekten dat deze aanpak het potentieel heeft om 341 QKD-kanalen te ondersteunen, met 5 GHz-afstand tussen golflengten van 1537 nm en 1563 nm.

De technische resultaten van het team worden uiteengezet in een paper die in San Diego zal worden gepresenteerd tijdens de OFC-bijeenkomst. De groep meldde dat wanneer de kwantumkanalen een speciale kern van een multicore-vezel gebruiken, netwerkoperators kunnen de ruis die wordt gegenereerd door core-to-core overspraak vermijden door ervoor te zorgen dat de golflengten van de kwantumsignalen van QKD in de bewakingsband liggen tussen de klassieke kanalen die gegevens vervoeren. Deze eenvoudige oplossing lost het probleem van multiplexing van kwantum- en klassieke kanalen op en vermijdt de introductie van nieuwe componenten voor de klassieke communicatiekanalen.