Een nieuw systeem kan de productiekosten van massale kwantumsleuteldistributienetwerken (QKD) aanzienlijk verlagen, waardoor ze beschikbaar worden voor een breder gebruikerspubliek. Hierdoor wordt het mogelijk om QDK in te zetten in de reguliere glasvezelkabelinfrastructuur. De krant is gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten .

Velen hebben gehoord over kwantumsleuteldistributie (QKD), wat ook wel kwantumversleuteling wordt genoemd. Vandaag, dit is een van de veiligste manieren om informatie te coderen die vervolgens door grote banken kan worden gebruikt, militaire en gouvernementele organisaties. In een QDK-systeem, de informatie wordt verzonden door kwantumstraling, die voor afluisteraars extreem moeilijk te onderscheppen is.

"Als een regel, QKD gebruikt een zwak laserlicht met een gemiddeld aantal fotonen kleiner dan één, " legt Eduard Samsonov uit, een onderzoeksmedewerker aan de ITMO-faculteit voor fotonica en optische informatie. "Deze lamp heeft fundamentele bijzonderheden, de zogenaamde kwantumeffecten die geen kans laten voor een derde partij om het kanaal te infiltreren om de informatie onopgemerkt te lezen."

De vraag naar QKD-systemen groeit voortdurend. Er is, echter, één belemmering voor hun massaproductie:het vereist zeer complexe en dure apparatuur. Bovendien, deze systemen zijn nauwelijks toepasbaar in de reeds bestaande glasvezelinfrastructuur. Onlangs, Onderzoekers van de ITMO University hebben een artikel gepubliceerd waarin ze een manier suggereren om deze problemen op te lossen.

ITMO University-onderzoekers hebben een QKD-systeem ontwikkeld met coherente detectie op basis van het subdraaggolf-quantumsleuteldistributieprotocol.

Het belangrijkste opvallende kenmerk van het systeem is de methode die wordt gebruikt om toestanden te vormen met een elektro-optische fasemodulator. "Dat is, als de straling optreedt bij een bepaalde optische frequentie, fasemodulatie resulteert in de vorming van subdraaggolffrequenties, die bepaalde informatie over het verzonden signaal bevatten. Als de modulatie-index laag is, lichtstraling op deze subdraaggolffrequenties zal zwak zijn, " legt Eduard Samsonov uit.

De belangrijkste doorbraak van de onderzoekers is een unieke methode van coherente detectie voor precies dit soort systemen. De basis van de methode is het gebruik van een optische draaggolffrequentie die zelf geen informatie verzendt, maar kan worden gebruikt als ondersteuning om de zwakke signaalfase van subdraaggolffrequenties te registreren.

Effectief, de onderzoekers stellen voor om een ​​andere modulator te installeren zoals degene die het initiële signaal op subdraaggolffrequenties creëert, maar met een verhoogde modulatie-index, en dan het signaal er weer doorheen brengen. Op deze manier, extra subdraaggolffrequenties worden nog een keer gemaakt en werken samen met die van de zender. "Dus, bij constructieve interferentie zal het grootste deel van de straling op de subdraaggolffrequenties zijn - en vice versa, bij destructieve interferentie zal het grootste deel zich op de centrale frequentie bevinden, die kan worden geregistreerd door een balansdetector."

Tegelijkertijd, het systeem handhaaft alle veiligheid en beveiliging van QKD. De onderzoekers hebben een wiskundig model gemaakt van het voorgestelde schema, die goed correleert met experimentele gegevens. Ze hebben ook een analyse voorgesteld van de veerkracht van het ontwikkelde protocol tegen collectieve aanvallen.