Em busca de melhor segurança durante a transmissão de dados, governos e outras organizações ao redor do mundo têm investido e desenvolvido tecnologias relacionadas à comunicação quântica e métodos de criptografia relacionados. Os pesquisadores estão observando como esses novos sistemas, que, em teoria, forneceria canais de comunicação inquebráveis ​​- podem ser integrados em redes de fibra óptica existentes e futuras.

Pesquisa no Instituto Nacional de Tecnologia da Informação e Comunicação do Japão, por uma equipe que inclui o Pesquisador Visitante Sênior Tobias A. Eriksson, promete resolver um dos principais desafios desta aplicação:como alcançar uma comunicação segura usando a distribuição quântica de chaves continuamente variável. Freqüentemente abreviado como QKD, este método é a troca contínua de chaves de criptografia, gerado com tecnologia quântica, para criptografar dados sendo transferidos entre duas ou mais partes.

Em um artigo a ser apresentado no OFC:The Optical Fiber Communications and Exhibition sendo realizada de 3 a 7 de março em San Diego, Califórnia, Eriksson e seus colegas dizem que o principal obstáculo para esta aplicação é o ruído gerado por amplificadores de fibra em sistemas de fibra monomodo da geração atual. A pesquisa envolveu a exploração de como explorar a tecnologia de fibra óptica de múltiplos núcleos que deverá ser usada em futuras redes de transmissão.

Como o nome sugere, os sistemas de fibra óptica com vários núcleos usam vários núcleos de fibra em uma única fita, por meio da qual os dados podem ser transmitidos. Nas redes de fibra de hoje, cada fita geralmente tem apenas um núcleo.

"A comunicação segura é um dos desafios mais difíceis no momento e muitos dos métodos de criptografia atuais podem algum dia ser facilmente quebrados por algoritmos projetados para computadores quânticos, "Eriksson diz." Uma razão pela qual não vimos a implantação comercial do QKD é que a tecnologia não é compatível com a arquitetura de rede atual. "

À medida que a fibra multicore começa a ser implantada no futuro, Eriksson disse, os pesquisadores estão analisando como essa tecnologia pode ser aproveitada para resolver o problema de criptografia.

"A questão que nos perguntamos é se as dimensões espaciais das fibras multicore podem ser exploradas para a co-propagação de sinais clássicos e quânticos, "Eriksson disse." O que descobrimos é que os canais clássicos podem ser transmitidos completamente alheios aos sinais quânticos, o que na fibra monomodo não é possível, pois o ruído do amplificador mata os canais quânticos. "

A equipe de Eriksson mediu o excesso de ruído de crosstalk entre os canais clássico e quântico, usando fibra de 19 núcleos. Eles descobriram que esta abordagem tem potencial para suportar 341 canais QKD, com espaçamento de 5 GHz entre comprimentos de onda de 1537 nm e 1563 nm.

Os resultados técnicos da equipe são descritos em um documento a ser apresentado em San Diego na reunião da OFC. O grupo relatou que quando os canais quânticos estão usando um núcleo dedicado de uma fibra multicore, os operadores de rede podem evitar o ruído gerado pelo crosstalk core-to-core, certificando-se de que os comprimentos de onda dos sinais quânticos do QKD estão na banda de guarda entre os canais clássicos que transportam dados. Esta solução simples resolve o problema de multiplexação de canais quânticos e clássicos e evita a introdução de novos componentes para os canais de comunicação clássicos.