Зашифрованные с помощью квантового алгоритма данные передали на 605 километров по оптоволокну
Разработка откроет путь для высокозащищенной передачи данных, зашифрованных квантовым алгоритмом, на большие расстояния — между странами и городами.
Протокол квантового распределения ключей позволит двум пользователям, находящимся в разных местах мира, установить общий ключ — секретную строку битов — путем обмена фотонами, передающимися по оптоволокну. Однако для фотонов существует предел расстояния, которое они могут пройти, прежде чем сигнал ухудшится из-за рассеяния или поглощения фотонов. Оптические повторители помогут решить эту проблему для традиционной передачи данных по оптоволокну, однако для квантовой закодированной информации дело обстоит сложнее.
Разработанный протокол способен преодолеть ограничение по расстоянию, но на расстояниях более 500 километров сигнал всё равно ухудшается. Для преодоления этой проблемы исследователи разработали метод стабилизации фазы для протокола квантового распределения ключей для полей-близнецов. В рамках этого протокола адресат и адресант посылают два слабых поля, интерференция которых показывает, что их состояния идентичны. Этот протокол позволяет превысить известный предел скорости генерации ключей.
Однако техническая сложность задачи заключается в стабилизации фазы двух удалённых лазеров и сотен километров волокна между ними. Стоит отметить, что и безопасность этого протокола пока не доказана.
Исследовательская группа продемонстрировала, что новый подход может обеспечить высокую производительность при допуске оптических потерь на уровне традиционного предела в 100 дБ и выше на канале длиной 605 километров. У них также получилось применить подход к различным вариантам протокола квантового распределения ключей, а значит, его можно применить и к другим протоколам квантовой связи.
Результаты были получены в лабораторных условиях, но экспериментальные данные подтверждают применимость этой техники стабилизации в «полевых» условиях. Такая разработка позволит строить оптоволоконные сети континентального масштаба, соединяющие мегаполисы между собой. Наравне со спутниковой связью мы можем получить и глобальные квантовые сети.
Результаты исследования представят на конференции Frontiers in Optics + Laser Science Conference.
