Em uma etapa importante em direção à implementação prática da comunicação segura baseada em quantum, pesquisadores demonstraram transmissão segura de distribuição de chave quântica independente de dispositivo de medição (MDI-QKD) ao longo de um recorde de 170 quilômetros.

O QKD pode oferecer criptografia impenetrável usando as propriedades quânticas da luz para gerar chaves aleatórias seguras entre usuários para criptografar e descriptografar dados online. O protocolo QKD independente de dispositivo de medição está entre os mais seguros e práticos porque é imune a ataques direcionados aos dispositivos de detecção que medem as propriedades quânticas de fótons individuais.

Qin Wang, da Universidade de Correios e Telecomunicações de Nanjing, discutirá a demonstração de prova de princípio na conferência OSA Quantum 2.0 inaugural a ser co-localizada como um evento totalmente virtual com a OSA Frontiers in Optics and Laser Science APS / DLS (FiO + LS) conferência de 14 a 17 de setembro.

"Nós investigamos o protocolo MDI-QKD de três estados com fontes não caracterizadas e conduzimos uma demonstração experimental, onde permite a preparação de estado imperfeito e a única suposição é que os estados preparados estão em um espaço de Hilbert bidimensional, "disse Wang." Este trabalho melhora significativamente a segurança e a praticidade do QKD com a tecnologia atual. "

Aumentando a segurança em longas distâncias

Embora o QKD tenha sido demonstrado em distâncias relativamente longas, tem sido difícil conseguir isso com altas taxas de transmissão, mantendo a segurança. Para superar este desafio, Wang desenvolveu um novo protocolo de transmissão MDI-QKD que usa fótons com três estados quânticos caracterizados para codificar dados.

O protocolo MDI-QKD padrão pode resistir a todas as lacunas de detecção em potencial; Infelizmente, ainda pressupõe uma preparação de estado perfeita que pode ser um grande desafio na prática. Para proteger contra imperfeições de preparação de estado, algumas contramedidas foram apresentadas. Yin et al. propôs um método denominado MDI-QKD com fontes não caracterizadas, incorporando dados de base incompatível que normalmente são descartados do cálculo da taxa de erro de fase. Com base no trabalho de Yin e de outras pessoas, a equipe de pesquisa desenvolveu um esquema prático, onde não apenas um método de estimativa de fase aprimorado, mas também um esquema simples de três estados é implementado para obter um desempenho substancialmente melhorado em comparação com outros esquemas MDI-QKD de fonte não caracterizada ou tolerante a perdas.

Usando uma configuração experimental de última geração para codificação e detecção, os pesquisadores mostraram que a nova abordagem QKD pode transmitir chaves em distâncias mais longas e em taxas mais altas (10 ^-7 / taxa de tecla de pulso) do que outros protocolos QKD independentes de dispositivo de medição semelhantes. Cálculos teóricos mostraram que a transmissão segura poderia ser possível em distâncias de até 200 quilômetros.

O presente trabalho pode ser desenvolvido incorporando o método de estado-engodo altamente eficiente ou os novos protocolos QKD de campo duplo propostos.