Anonim

4D-kvantekryptering vellykket i første sanntidsprøve

Telekommunikasjon

Michael Irving

25. august 2017

Forskere har brukt 4D-kvantekryptering for å sende meldinger mellom to bygningshustak i en ekte verdenskonfigurasjon som baner vei til mer praktisk og sikker kvantekommunikasjon (Kreditt: SQO-team, Ottawa University)

Bruk av kvantekryptering for å sikre meldinger kan føre til mye mindre hackbare kommunikasjonsnettverk. Teknikken har blitt testet i laboratoriet, men for å virkelig ta av som et praktisk system, må det trene i den virkelige verden, blant annet signaler og naturlig luft turbulens. Nå har forskere fra University of Ottawa med hell sendt en melding med høydimensjonal kvantekryptering mellom to bygningens hustak.

Kvantkommunikasjon, på sitt mest grunnleggende nivå, koder vanligvis informasjon i et binært system: individuelle fotoner sendes mellom to punkter, hvor hver representerer en bit informasjon, enten en eller et null. Men en teknikk som kalles høydimensjonal kvantekryptering, kan teoretisk klemme dataene i hver foton, noe som igjen tillater eksponentielt mer informasjon som skal overføres. To biter av informasjon per foton åpner opp fire signalmuligheter - 00, 01, 10 og 11 - noe som gir tittelen på 4D-kvantekryptering.

Ikke bare kan denne teknikken passe mer informasjon til hver partikkel, den er også mer sikker mot bevisst forsøk på å fange opp meldingen, samt miljøfaktorer som lufturbulens og elektronisk forstyrrelse. For å holde ut noen nysgjerrige øyne, kan denne informasjonen krypteres med kvantenøkkelfordeling, som bruker kvanteforholdene til lys for å kode en melding og fortelle mottakerenheten hvordan den dekrypteres.

Men utenfor et laboratorium er den virkelige verden et støyende sted, fullt av bygninger, turbulent luft og elektronikk. Før 4D-kvantekryptering kan nå sitt potensial, må den testes i hvilke miljøer den eventuelt kan brukes i. Siden det er så mye støy på bakken, sender et signal over en avstand på 3 km ) horisontalt er ekvivalent med den langt større avstanden til å stråle en melding gjennom den relativt klare luften mellom bakken og en satellitt i bane.

Den 3 km lange horisontale testen er det neste trinnet, men for dette bevis på konseptet satte universiteten i Ottawa forskerne på å utføre en testkjøring på 300 meter mellom to hustak i en by. De satte opp laboratorieutstyret på taket til hver bygning, beskyttet mot det verste av været i trebokser.

Testen var vellykket. Meldinger sikret med 4D kvantekryptering ble strålet mellom de to stasjonene, med en feilrate på 11 prosent - godt under terskelen for å gjøre det til en sikker forbindelse. Regnskap for feilkorreksjon og turbulens, kunne systemet overføre 1, 6 ganger mer data per foton enn 2D-kryptering.

"Vårt arbeid er den første til å sende meldinger på en sikker måte ved hjelp av høydimensjonal kvantekryptering i realistiske byforhold, inkludert turbulens, " sier Ebrahim Karimi, ledende forsker på studien. "Den sikre kommunikasjonsplanen vi har demonstrert, kan potensielt koble jord med satellitter, koble til steder hvor det er for dyrt å installere fiber, eller brukes til kryptert kommunikasjon med et bevegelige objekt, for eksempel et fly. "

Forskerne sier det neste trinnet er å teste systemet på tre punkter, plassert 5, 6 km fra hverandre, ved hjelp av adaptiv optikk for å forsøke å motvirke turbulensen. På lengre sikt er planen å legge til flere koblinger og flere krypteringsdimensjoner til systemet.

Forskningen ble publisert i journalen Optica .

Kilde: Det optiske samfunn

Forskere har brukt 4D-kvantekryptering for å sende meldinger mellom to bygningshustak i en ekte verdenskonfigurasjon som baner vei til mer praktisk og sikker kvantekommunikasjon (Kreditt: SQO-team, Ottawa University)

Anbefalt Redaksjonens