De wereld is een stap dichter bij uiteindelijk veilige conference calls, dankzij een samenwerking tussen Quantum Communications Hub-onderzoekers en hun Duitse collega's, waardoor een kwantumveilig gesprek tussen vier partijen tegelijk kan plaatsvinden.

De demonstratie, geleid door Hub-onderzoekers van de Heriot-Watt University en gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang , is een tijdige voorschot, gezien de wereldwijde afhankelijkheid van samenwerkend werken op afstand, inclusief telefonische vergaderingen, sinds het begin van de C19-pandemie.

Er zijn het afgelopen jaar meldingen geweest van een aanzienlijke escalatie van cyberaanvallen op populaire teleconferentieplatforms. Deze vooruitgang in kwantumbeveiligde communicatie kan leiden tot conference calls met inherente onhackbare beveiligingsmaatregelen, gebaseerd op de principes van de kwantumfysica.

senior auteur, Professor Alessandro Fedrizzi, die het team leidde bij Heriot-Watt, zei:"We weten al lang dat kwantumverstrengeling, die Albert Einstein 'spookachtige actie op afstand' noemde, kan worden gebruikt voor het verspreiden van beveiligde sleutels. Ons werk is het eerste voorbeeld waarbij dit werd bereikt via 'spookachtige actie' tussen meerdere gebruikers tegelijkertijd - iets dat een toekomstig kwantuminternet zal kunnen exploiteren."

Veilige communicatie is afhankelijk van het delen van cryptografische sleutels. De sleutels die in de meeste systemen worden gebruikt, zijn relatief kort en kunnen daarom worden aangetast door hackers, en de sleuteldistributieprocedure wordt steeds meer bedreigd door snel oprukkende kwantumcomputers. Deze groeiende bedreigingen voor gegevensbeveiliging vereisen nieuwe, veilige methoden voor sleuteldistributie.

Een volwassen kwantumtechnologie genaamd Quantum Key Distribution (QKD), voor het eerst ingezet in deze demonstratie in een netwerkscenario, maakt gebruik van de eigenschappen van de kwantumfysica om een ​​gegarandeerde veilige distributie van cryptografische sleutels mogelijk te maken.

QKD wordt al meer dan drie decennia gebruikt om communicatie te beveiligen, het faciliteren van communicatie van meer dan 400 km over terrestrische glasvezel en recentelijk zelfs door de ruimte, echter, cruciaal, deze communicatie heeft altijd uitsluitend plaatsgevonden tussen twee partijen, het beperken van de bruikbaarheid van de technologie die wordt gebruikt om veilige gesprekken tussen meerdere gebruikers te vergemakkelijken.

Het systeem dat door het team hier is gedemonstreerd, maakt gebruik van een belangrijke eigenschap van de kwantumfysica, verstrikking, wat de eigenschap is van de kwantumfysica die correlaties geeft - sterker dan alle waarmee we in het dagelijks leven bekend zijn - tussen twee of meer kwantumsystemen, zelfs wanneer deze door grote afstanden van elkaar gescheiden zijn.

Door gebruik te maken van verstrengeling tussen meerdere partijen, het team kon tegelijkertijd sleutels delen tussen de vier partijen, via een proces dat bekend staat als 'Quantum Conference Key Agreement', het overwinnen van de beperkingen van traditionele QKD-systemen om sleutels te delen tussen slechts twee gebruikers, en het mogelijk maken van de eerste kwantumconferentiegesprek met een afbeelding van een Cheshire-kat gedeeld tussen de vier partijen, gescheiden door maximaal 50 km glasvezel.

Op verstrengeling gebaseerde kwantumnetwerken zijn slechts een onderdeel van een groot werkprogramma dat de Quantum Communications Hub onderneemt om toekomstige kwantumbeveiligde netwerken te leveren.

De hier gedemonstreerde technologie heeft het potentieel om de resourcekosten voor telefonische vergaderingen in kwantumnetwerken drastisch te verlagen in vergelijking met standaard QKD-methoden van twee partijen. Het is een van de eerste voorbeelden van de verwachte voordelen van een toekomstig kwantuminternet, die naar verwachting verstrengeling zal leveren aan een systeem van wereldwijd gedistribueerde knooppunten.