Um novo sistema pode reduzir significativamente os custos de produção de redes de distribuição de chaves quânticas em massa (QKD), o que os tornará disponíveis para um público de usuários mais amplo. Isso tornará possível usar QDK na infraestrutura de cabo de fibra óptica regular. O artigo foi publicado em Relatórios Científicos .

Muitos já ouviram falar sobre distribuição quântica de chaves (QKD), que às vezes também é chamada de criptografia quântica. Hoje, esta é uma das maneiras mais seguras de codificar informações que podem ser usadas pelos grandes bancos, organizações militares e governamentais. Em um sistema QDK, a informação é transmitida por radiação quântica, o que é extremamente difícil para os bisbilhoteiros interceptarem.

"Como uma regra, O QKD usa uma luz laser fraca com um número médio de fótons menor que a unidade, "explica Eduard Samsonov, um associado de pesquisa na Faculdade de Fotônica e Informação Ótica da ITMO. "Esta luz tem características especiais fundamentais, os chamados efeitos quânticos que não deixam nenhuma chance para um terceiro se infiltrar no canal para ler a informação sem ser notado. "

A demanda por sistemas QKD está crescendo constantemente. Há, Contudo, um obstáculo à sua produção em massa - requer equipamentos altamente complexos e caros. Além disso, esses sistemas dificilmente podem ser usados ​​na infraestrutura de fibra óptica já existente. Recentemente, Os pesquisadores da ITMO University publicaram um artigo onde sugerem uma maneira de resolver esses problemas.

Os pesquisadores da ITMO University desenvolveram um sistema QKD com detecção coerente com base no protocolo de distribuição de chave quântica de onda de subportadora.

A principal característica marcante do sistema é o método usado para formar estados com um modulador eletro-óptico de fase. "Isso é, se a radiação ocorre em uma certa frequência óptica, a modulação de fase resulta na formação de frequências de subportadora, que contêm certas informações sobre o sinal transmitido. Se o índice de modulação for baixo, a radiação de luz nessas frequências de subportadora será fraca, "explica Eduard Samsonov.

A principal descoberta dos pesquisadores é um método único de detecção coerente exatamente para esse tipo de sistema. Na base do método está o uso de uma frequência óptica portadora que não transmite nenhuma informação por si mesma, mas pode ser usada como um suporte para registrar a fase de sinal fraco das frequências das subportadoras.

Efetivamente, os pesquisadores sugerem a instalação de outro modulador como o que cria o sinal inicial em frequências de subportadora, mas com um índice de modulação aumentado, e, em seguida, trazendo o sinal novamente. Por aqui, frequências de subportadora adicionais são criadas mais uma vez e interagem com aquelas que vêm do transmissor. "Assim, com interferência construtiva, a maior parte da radiação estará nas frequências da subportadora - e vice-versa, com interferência destrutiva, a maior parte estará na frequência central, que pode ser registrado por um detector de equilíbrio. "

Ao mesmo tempo, o sistema mantém toda a proteção e segurança do QKD. Os pesquisadores criaram um modelo matemático do esquema sugerido, que se correlaciona bem com os dados experimentais. Eles também propuseram uma análise da resiliência do protocolo desenvolvido a ataques coletivos.