Succesvolle nieuwe veldtesten van een systeem voor continue variabele kwantumsleuteldistributie (CV-QKD) via commerciële glasvezelnetwerken kunnen de weg vrijmaken voor gebruik in grootstedelijke gebieden.

Dat is de belangrijkste prestatie van een gezamenlijk team van Chinese wetenschappers, vandaag gepubliceerd in Kwantumwetenschap en technologie , die CV-QKD-transmissie demonstreert over een commerciële glasvezelverbinding met een afstand van 50 kilometer.

Teamleider en hoofdauteur, Prof. Hong Guo, van een gezamenlijk team van Peking University en Beijing University of Posts and Telecommunications (PKU-BUPT gezamenlijk team), Peking, zei:"CV-QKD biedt, in principe, onvoorwaardelijke geheime sleutels om de gegevens van mensen te beschermen, zoals bankgegevens, e-mails en wachtwoorden.

"Het heeft de afgelopen jaren veel aandacht gekregen, omdat het standaard telecomcomponenten gebruikt die op kamertemperatuur werken, in plaats van specifieke kwantumapparaten zoals enkele fotondetectoren enz., en het heeft potentieel veel hogere geheime sleuteltarieven. Echter, de meeste eerdere CV-QKD-demonstraties over lange afstand werden alleen gedaan in laboratoriumvezel, zonder de verstoringen veroorzaakt door de veldomgeving."

Hoofdauteurs Dr. Yichen Zhang en Prof. Song Yu, van het gezamenlijke PKU-BUPT team, Peking, zei:"Er zijn verschillende uitdagingen om een ​​praktisch CV-QKD-systeem van een laboratoriumopstelling naar de echte wereld te brengen. Ingezette commerciële donkere vezels zijn onvermijdelijk onderhevig aan veel sterkere verstoringen door veranderende omgevingsomstandigheden en fysieke stress. Dit veroorzaakt op zijn beurt ernstige verstoringen van de uitgezonden kwantumtoestanden.

"Ze lijden ook aan hogere verliezen door splitsingen, scherpe bochten en intervezelkoppelingen. De software en hardware van CV-QKD-modules moeten niet alleen zijn ontworpen om te kunnen omgaan met alle omstandigheden die van invloed zijn op de transmissievezel, maar moet ook robuust zijn ontworpen om te kunnen werken in gebouwen die zijn ontworpen voor standaard telecomapparatuur. Verder, aangezien de systemen continu en zonder frequente aandacht moeten draaien, ze moeten zo zijn ontworpen dat ze automatisch herstellen van eventuele fouten en eindgebruikers beschermen tegen serviceonderbrekingen."

Het gezamenlijke onderzoeksteam van PKU-BUPT voerde twee veldtesten uit van CV-QKD via commerciële glasvezelnetwerken in twee steden in China, Xi'an en Guangzhou, waarbij transmissieafstanden werden behaald van 30,02 km (12,48 dB verlies) en 49,85 km (11,62 dB verlies). ), respectievelijk.

Prof. Hong Guo zei:"De langste eerdere veldtests van een CV-QKD-systeem waren meer dan 17,52 km uitgezette glasvezel (10,25 dB verlies) en een 17,7 km uitgezette glasvezel (5,6 dB verlies), waar de geheime sleutelsnelheden 0,2 kbps en 0,3 kbps waren, respectievelijk.

"Als we deze resultaten vergelijken, onze resultaten laten een meer dan twee keer zo lange transmissieafstand zien, en een twee ordes van grootte hogere geheime sleuteltarieven, hoewel in meer verliesgevende commerciële glasvezelverbindingen.

"Dit is een belangrijke stap om CV-QKD dichter bij dagelijks gebruik te brengen. Het heeft CV-QKD naar een meer praktische setting geduwd, en, van nature, men mag verwachten dat een kwantumgegarandeerd veilig grootstedelijk netwerk kan worden gebouwd binnen het bereik van de huidige technologieën."