A criptografia de informações é uma das principais tecnologias de segurança do ciberespaço. A criptografia do algoritmo apresenta risco de ataque exaustivo devido à determinação do algoritmo. A distribuição de chaves quânticas com base no princípio de não clonagem quântica promete segurança incondicional e ainda tem desafios:a taxa de chaves é limitada pelo detector de fóton único e o canal de distribuição dificilmente é compatível com o link de comunicação de fibra óptica. Para um dos métodos físicos clássicos, a taxa de método de sincronização caótica de chaveamento aleatório é principalmente limitada pelo tempo de recuperação de sincronização de dezenas de nanossegundos. Encurtar o tempo de recuperação pode custar caro para a distribuição de chaves físicas Gbit / s.

Em um novo artigo publicado em Ciência leve e aplicação , uma equipe de cientistas, liderado pelo Professor Anbang Wang do Laboratório Chave de Transdutores Avançados e Sistema de Controle Inteligente, Ministério da Educação e Província de Shanxi, China, Faculdade de Física e Optoeletrônica, Universidade de Tecnologia de Taiyuan, China, e colegas de trabalho propuseram um novo esquema de distribuição de chaves baseado na sincronização do caos de chaos de mudança de modo, evitando as limitações do tempo de transição do laser no tempo de recuperação da sincronização do caos, e consequentemente melhorando a taxa de distribuição de chaves.

Dois lasers Fabry-Perot com parâmetros internos correspondentes são autorizados para os usuários legítimos Alice e Bob. Os dois lasers são comumente injetados por uma fonte de acionamento aleatório que é um diodo superluminescente no experimento e alcançou a sincronização do caos quando os parâmetros de injeção são combinados. Então, a seleção do modo aleatório é aplicada ao laser FP _UMA (FP _B ) e o modo no comprimento de onda λ ₀ ou λ ₁ é gerado aleatoriamente como a fonte de entropia. As formas de onda caóticas são sincronizadas quando os comprimentos de onda são iguais e não sincronizadas quando diferentes. Assim, a sincronização do caos do modo-shift keying é alcançada. Um conversor analógico-digital é usado para amostrar o sinal caótico a uma certa taxa de amostragem para registrar as formas de onda caóticas de chaveamento de modo que são então quantizadas para gerar bits aleatórios por quantização de limiar duplo. Alice e Bob filtram os bits idênticos extraídos durante os intervalos de tempo do mesmo comprimento de onda, isso é a sincronização do caos, como chaves compartilhadas.

O coeficiente de sincronização atinge cerca de 0,93 quando os modos de seleção são combinados, mas diminui para cerca de 0,25 quando os modos são diferentes. Conforme mostrado como uma visão ampliada do processo de transição da não sincronização para a sincronização, o tempo de transição é demonstrado em ~ 1ns, que é determinado pelo tempo de subida dos códigos elétricos, em vez do tempo de resposta de transição do laser, portanto, a taxa de distribuição de chaves pode ser bastante melhorada.

A amostragem de vários pontos durante cada período de manipulação pode aumentar a taxa de distribuição. Para garantir a segurança das chaves finais, o número de chaves extraídas do caos sincronizado durante um período deve ser menor que 8, o que forma um byte. Uma taxa de amostragem de 3,2 Gbit / s é empregada para amostrar as formas de onda temporais caóticas do modo-shift keying e, em seguida, a quantização de limiar duplo é usada para extrair bits aleatórios. Resultante, a taxa de chave atinge 0,7503 Gbit / s quando o BER é 3,8 × 10 ^-3 (o limite HD-FEC com 7% de sobrecarga). As chaves secretas geradas passam com sucesso em todos os 15 testes estatísticos.

O esquema pode realizar a segurança da camada física por três razões:primeiro, apenas a luz da unidade é transmitida no link de fibra e tem baixa correlação com as saídas dos lasers FP. Segundo, é difícil para um invasor obter um terceiro laser de FP com parâmetros internos bem combinados com os usuários legítimos por causa do erro de fabricação. Portanto, bisbilhoteiros não podem interceptar a informação suficiente da fonte de entropia. Terceiro, a codificação de mudança de modo aleatória e privada fornece uma camada física adicional de segurança. Portanto, a segurança deste esquema pode ser garantida.