demonstreerde nieuwe op chips gebaseerde apparaten die alle optische componenten bevatten die nodig zijn voor de distributie van kwantumsleutels en tegelijkertijd de beveiliging in de echte wereld verbeteren. Het snelle en kosteneffectieve platform is klaar om de implementatie van extreem veilige datacommunicatie te vergemakkelijken die kan worden gebruikt om alles te beschermen, van e-mails tot online bankgegevens.

Door de vooruitgang in de computertechnologie zullen de huidige methoden voor het versleutelen van online gegevens binnenkort kwetsbaar zijn voor afluisteren. Kwantumsleuteldistributie biedt ondoordringbare codering door de kwantumeigenschappen van licht te gebruiken om veilige willekeurige sleutels tussen gebruikers te genereren voor het coderen en decoderen van hun online gegevens. Hoewel de distributie van kwantumsleutels compatibel is met de meeste glasvezelnetwerken, Er zijn robuustere en goedkopere apparaten nodig om deze versleutelingsmethode buiten het lab uit te voeren.

In optiek , Het tijdschrift van de Optical Society (OSA) voor high-impact onderzoek, de onderzoekers melden dat veilige uitwisseling van kwantumsleutels kan worden bereikt tussen twee op chips gebaseerde apparaten - met afmetingen van slechts 6 x 2 millimeter - mogelijk via een glasvezelnetwerk met verbindingen tot 200 kilometer lang.

"Chip-gebaseerde apparaten verminderen de barrière voor wijdverbreide opname van kwantumbeveiligde communicatie aanzienlijk door een robuust, massa-produceerbaar platform, " zei onderzoeksteamleider Henry Semenenko van de Universiteit van Bristol, VK. "In de toekomst, deze apparaten zullen deel uitmaken van een standaard huishoudelijke verbinding met internet die onze gegevens veilig houdt, ongeacht de vooruitgang in computertechnologie."

Vermindering van de grootte en stroombehoeften

De nieuwe quantum key-distributie-apparaten zijn gebaseerd op dezelfde halfgeleidertechnologie die in elke smartphone en computer wordt aangetroffen. In plaats van draden om elektriciteit te geleiden, ze bevatten zeer complexe circuits die de zwakke fotonische signalen van licht regelen die nodig zijn voor de distributie van kwantumsleutels. Componenten op nanoschaal in de chips maken het mogelijk om de omvang en het stroomverbruik van kwantumcommunicatiesystemen drastisch te verminderen, terwijl de hoge snelheidsprestaties die essentieel zijn voor moderne netwerken behouden blijven.

"Met zijn dicht opeengepakte optische componenten, ons op chips gebaseerde platform biedt een niveau van nauwkeurige controle en complexiteit dat niet haalbaar is met alternatieven, "zei Semenenko. "Het geeft gebruikers toegang tot een beveiligd netwerk met een kosteneffectief apparaat van dezelfde grootte als de routers die we tegenwoordig gebruiken om toegang te krijgen tot internet."

De onderzoekers ontwierpen het nieuwe platform om stadsbrede netwerken mogelijk te maken en het aantal benodigde verbindingen tussen gebruikers drastisch te verminderen.

"Ons platform stelt individuele gebruikers in staat om verbinding te maken met een gecentraliseerd knooppunt dat veilige communicatie met elke andere gebruiker mogelijk maakt, " zei Semenenko. "Naarmate kwantumnetwerken zich ontwikkelen, het gecentraliseerde knooppunt zal cruciale infrastructuur bieden die uiteindelijk complexere communicatieprotocollen zal ondersteunen."

De apparaten demonstreren

De onderzoekers demonstreerden hun nieuwe op chips gebaseerde apparaten met een proof of principle-experiment waarin ze een 200 kilometer lang glasvezelnetwerk nabootsten aan de Quantum Engineering Technology Labs van de Universiteit van Bristol. Met behulp van twee onafhankelijke chipapparaten, ze toonden aan dat foutenpercentages en snelheid vergelijkbaar waren met state-of-the-art, commerciële componenten.

"We hebben aangetoond dat deze op chips gebaseerde apparaten kunnen worden gebruikt om kwantumeffecten te produceren, zelfs wanneer fotonen door verschillende apparaten werden gegenereerd. "Zei Semenenko. "Dit is van vitaal belang voor kwantumnetwerken waar elke gebruiker zijn eigen apparaten bestuurt die over een stad worden verspreid."

De onderzoekers zijn van plan het systeem praktischer te maken door toepassingsspecifieke hardware te ontwikkelen. Vervolgens zullen ze het glasvezelnetwerk rond de stad Bristol gebruiken om een ​​grootstedelijk demonstratienetwerk met veel gebruikers te creëren.