Νέες τεχνολογίες για την παραγωγή ινών Π ροϊόντα G lobal Q uantum E κρυπτογράφηση
Η κατανομή του κβαντικού κλειδιού δεν βασίζεται στα μαθηματικά, αλλά χρησιμοποιεί τις κβαντικές ιδιότητες του φωτός όπως η πόλωση, η αποκωδικοποίηση και η μετάδοση τυχαίων κλειδιών που αποκρυπτογραφούν τα κωδικοποιημένα δεδομένα. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα ασφαλής επειδή ανιχνεύονται τυχόν εισβολές τρίτου μέρους.
Οι ερευνητές του πανεπιστημίου της Πάντοβα στην Ιταλία ανέφεραν στην εφημερίδα Optics Society of America (OSA), ότι οι συσκευές τους με όλες τις ίνες έχουν περισσότερο από ένα δισεκατομμύριο πολώσεις ανά δευτερόλεπτο μεταβαλλόμενου φωτός. Η συσκευή είναι επίσης αυτό-αντισταθμιστική και δεν είναι ευαίσθητη στη θερμοκρασία και άλλες περιβαλλοντικές αλλαγές.
Στην ερευνητική ομάδα του QuantumFuture, ο Giuseppe Vallone, ο οποίος ήταν επικεφαλής της έρευνας με τον συν-συγγραφέα Paolo Villoresi, δήλωσε: "Η κατανομή των κβαντικών κλειδιών αναμένεται να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην προστασία της ιδιωτικής ζωής και της ασφάλειας των πολιτών. στην επικοινωνία ελεύθερου χώρου.Για παράδειγμα, δορυφόρος-γη ή επικοινωνία μεταξύ κινητών τερματικών.Η πραγματοποίηση παγκόσμιων κβαντικών δικτύων απαιτεί επικοινωνία ελεύθερου χώρου. "
Τεχνολογία
Επειδή τα κβαντικά κλειδιά δεν λειτουργούν σωστά σε δίκτυα οπτικών ινών μεγάλων αποστάσεων, είναι εξαιρετικά επείγον να αναπτυχθεί ένα δορυφορικό δίκτυο κβαντικής επικοινωνίας που να συνδέει διαφορετικά δίκτυα κρυπτογραφημένα με βάση το έδαφος σε όλο τον κόσμο.
Αν και τα διάφορα χαρακτηριστικά του φωτός μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία των κβαντικών καταστάσεων που απαιτούνται για κβαντική κρυπτογράφηση, η πόλωση είναι ιδιαίτερα κατάλληλη για σύνδεση ελεύθερου χώρου επειδή δεν επηρεάζεται από την ατμόσφαιρα και αποκωδικοποιείται στον δέκτη χωρίς την ανάγκη συλλογής δεδομένων. Πηγαίνοντας σε μονόπλευρη ίνα (αυτό είναι ένα δύσκολο έργο).
Ο Vallone δήλωσε: "Στόχος μας είναι να αναπτύξουμε ένα κβαντικό σύστημα κρυπτογράφησης το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί μεταξύ των δορυφόρων και του εδάφους, αλλά οι σημειακές αποκωδικοποιητές πόλωσης δεν είναι κατάλληλοι για χρήση στο διάστημα επειδή είναι ασταθείς και δαπανηροί. .Παρακάτω παρουσιάζουν ευπάθειες πλευρικών καναλιών που μπορεί να αποδυναμώσουν την ασφάλεια του πρωτοκόλλου. "
Οι ερευνητές λένε ότι ο νέος κωδικοποιητής πόλωσης είναι "POGNAC" και ο POGNAC είναι ένας συνδυασμός της POlarization και του SaGNAC. Με τη βοήθεια ενός ιντερνέτρου δακτυλιοειδούς συμβολόμετρου Sagnac, αυτός ο κωδικοποιητής πόλωσης μπορεί να περιστρέψει γρήγορα την πόλωση του προσπίπτοντος λέιζερ. Η συσκευή χωρίζει τη δέσμη σε δύο και η πόλωση των δύο δοκών είναι κάθετη μεταξύ τους. Στη συνέχεια οι δύο δοκοί περνούν μέσω του βρόχου ίνας κατά τη φορά των δεικτών του ρολογιού και αριστερόστροφα, αντίστοιχα. Τα τρέχοντα εξαρτήματα μπορούν να τοποθετηθούν σε πακέτο 15 x 5 x 5 cm και εάν τα παρεχόμενα εξαρτήματα είναι μικρότερα, η συσκευασία μπορεί να μικρογραφηθεί περαιτέρω.
Στον βρόχο οπτικών ινών, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εμπορικά διαθέσιμους ηλεκτρο-οπτικούς διαμορφωτές για να αλλάξουν την πόλωση και να δημιουργήσουν την κβαντική κατάσταση που απαιτείται για την κατανομή κβαντικού κλειδιού. Επειδή οι ακτίνες δεξιόστροφα και αριστερόστροφα φτάνουν στον διαμορφωτή σε διαφορετικές χρονικές στιγμές, διαμορφώνονται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο.
Ο διαμορφωτής χρησιμοποιεί μια εφαρμοζόμενη τάση για να αλλάξει την οπτική φάση. Ωστόσο, η απόλυτη τιμή της μετατόπισης φάσης εξαρτάται από έναν αριθμό παραμέτρων που ποικίλλουν με την πάροδο του χρόνου. Ο Vallone δήλωσε: «Στο POGNAC, μόνο η σχετική μετατόπιση μεταξύ δύο πολωμένων φανών έχει νόημα. Αυτή η σχετική μετατόπιση αντιστοιχεί στην αλλαγή στην πόλωση εξόδου. καθιστά το POGNAC πολύ σταθερό και εξαλείφει την παραμόρφωση της πόλωσης που επηρεάζει άλλες συσκευές. "
αξία
Οι ερευνητές εξέτασαν τις νέες συσκευές τους μετρώντας την πόλωση των κβαντικών καταστάσεων που παράγονται από το POGNAC και συγκρίνοντάς τις με τις αναμενόμενες τιμές. Έκαναν μέτρηση ενός ποσοστού κβαντικού σφάλματος (QBER) ενοχής τόσο χαμηλό όσο 0,2%, πολύ χαμηλότερο από το ποσοστό κβαντικού σφάλματος 1% έως 2% ενός τυπικού συστήματος διανομής κβαντικού κλειδιού.
"Τα αποτελέσματα μας δείχνουν ότι τα δεδομένα μπορούν να κωδικοποιηθούν με έναν απλό και αποδοτικό τρόπο χρησιμοποιώντας την πόλωση του φωτός", δήλωσε ο Vallone. "Μπορούμε να το κάνουμε αυτό με μόνο εμπορικά διαθέσιμα εξαρτήματα."
Οι ερευνητές βελτιώνουν συνεχώς τις μεθόδους τους και σχεδιάζουν να διεξάγουν περαιτέρω δοκιμές για να παρατηρήσουν πώς συμπεριφέρεται το POGNAC κατά την κωδικοποίηση κβαντικών κλειδιών για κρυπτογράφηση.