Het verzenden-of-niet-verzenden twin-field (SNS-TF) protocol is tot nu toe een veelbelovende strategie gebleken voor het bereiken van hoge snelheden over lange afstanden in Quantum Key Distribution (QKD)-toepassingen. In feite, door grote uitlijnfouten te tolereren, dit protocol kan de repeaterloze grens op effectievere manieren overtreffen, wat een cruciale factor is bij het realiseren van QKD op lange afstand.

Jian Wei Pan, Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang en andere onderzoekers van de University of Science and Technology of China en de Tsinghua University hebben onlangs een ongekende QKD-transmissieafstand bereikt met behulp van het SNS-TF-protocol. hun papier, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , meldt QKD met een veilige sleuteldistributie die de repeaterloze grens over een 509 km lange optische vezel doorbreekt.

"Met behulp van het verzenden-of-niet-verzenden twin-field (SNS-TF) protocol, we realiseerden veilige kwantumsleuteldistributie (QKD) over 509 km, dat is een nieuw record veilige afstand in QKD via glasvezel, "Qiang Zhang, een van de onderzoekers die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org. "Een van de belangrijke doelstellingen van onze studie was om met succes de absolute key-rate-limiet van repeaterloze QKD te doorbreken, met elk meetapparaat."

Het SNS-TF-protocol is ontwikkeld en geïntroduceerd in een eerdere onderzoeksinspanning door enkele van de onderzoekers die het recente artikel hebben geschreven. In eerdere onderzoeken is het protocol bleek zeer voordelig te zijn voor QKD-toepassingen, in het bijzonder voor het bereiken van transmissie over lange afstand.

In hun recente werk Zhang en zijn collega's implementeerden het SNS-TF QKD-protocol door een enkel fotonniveau op te wekken, eerste orde interferentie tussen twee onafhankelijke lasers. Deze twee onafhankelijke lasers werden gecombineerd met een remote frequency locking techniek, uiteindelijk QKD-transmissie mogelijk maken over ongeëvenaarde afstanden. In hun experimenten, de onderzoekers gebruikten ook supergeleidende enkelvoudige fotondetectoren met een hoge telsnelheid en detectie-efficiëntie.

"We hebben technologie toegepast die doorgaans wordt gebruikt in onderzoek naar tijdfrequentieverspreiding en hebben de frequentie van twee onafhankelijke lasers in een ultrasmalle laserholte vergrendeld, "Zhang zei. "Toen, we tijd-gemultiplext sterk laserlicht als fasereferentie met het kwantumsignaal in één vezel. Het sterke licht veroorzaakte veel ruis, maar we hebben veel filtermethoden gebruikt om dit te voorkomen."

Met behulp van hun SNS-TF-aanpak, de onderzoekers bereikten een veilige basisrente op 509 km, meer dan zeven keer hoger dan de relatieve repeaterless gebonden QKD, en met hetzelfde detectieverlies. Opmerkelijk, de key rate die ze behaalden is ook hoger dan die behaald door meer traditionele QKD-protocollen die draaien op een perfect repeaterloos QKD-apparaat.

"We hebben experimenteel een nieuw record geleverd voor QKD-transmissieafstand via glasvezel en hebben aangetoond dat het de absolute key-rate-limiet van repeaterloze QKD overtreedt, " zei Zhang. "In ons toekomstig onderzoek, we zijn van plan om een ​​hogere beleidsrente en een langere afstand te verkennen."

In hun recente studie, de onderzoekers verzamelden nieuw bewijs dat het potentieel van het SNS-TF QKD-protocol bevestigt en toonden aan hoe dit schema kan worden gecombineerd met technologische hulpmiddelen om hoge veilige sleutelsnelheden over lange distributieafstanden te bereiken. Hun werk zou binnenkort de grootschalige implementatie van QKD mogelijk kunnen maken met relatief hoge beleidskoersen op 200-300 km, die met name nuttig kunnen zijn voor de ontwikkeling van QKD-netwerken binnen steden. In feite, het toepassen van hun technologie op de hoofdlijnen van QKD kan helpen om betrouwbare relais te verminderen, wat resulteert in een efficiëntere QKD.

© 2020 Wetenschap X Netwerk