Equipe chinesa quebra recorde de distância para comunicação direta segura quântica

Configuração do experimento. Laser:1550 nm com frequência de repetição de pulso 50 MHz; Matriz de portas programáveis em campo FPGA, atenuador ATT, controlador de polarização PC, polarizador em linha ILP, circulador óptico CIR, divisor de feixe de polarização PBS, acoplador de filtro FC 90:10, acoplador de filtro de manutenção de polarização PMFC, modulador de fase PM, modulador de intensidade IM com extinção proporção de 45,1 dB, isolador ISO, rotador Faraday FR de 90 graus, detector de fóton único nanofio supercondutor SPD com mais de 85% de eficiência de detecção, taxa de contagem de escuro de 50 Hz e tempo de reinicialização de 15 ns. O interferômetro Mach-Zehnder assimétrico consiste em dois PMFC, e o comprimento do atraso é de cerca de 2 m. Crédito:Light:Science &Applications (2022). DOI:10.1038/s41377-022-00769-w

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tsinghua, na China, quebrou o recorde de distância para comunicação direta segura quântica (QSDC) enviando informações usando seu protocolo a uma distância de 102,2 km. Em seu artigo publicado na revista Light:Science and Applications , o grupo descreve como eles criaram um novo protocolo QSDC e o usaram para enviar sinais seguros por um cabo de fibra para estender a distância que essas mensagens poderiam ser enviadas.
O QSDC aproveita o emaranhamento como meio de proteger a transmissão da rede em linhas de dados não seguras. Como essas partículas estão vinculadas de uma maneira que não pode ser alterada, os protocolos que as utilizam não podem ser invadidos sem serem detectados pelos sistemas na extremidade receptora pretendida de tais mensagens. À medida que as pesquisas avançam para permitir o uso de QSDC em aplicações do mundo real, o objetivo tem sido reduzir erros, aumentar as taxas de transmissão e, acima de tudo, estender a distância que as mensagens usando o protocolo podem ser enviadas. Antes desse novo esforço, o recorde era de apenas 18 km.

Para estender essa distância, os pesquisadores criaram um novo protocolo QSDC, que envolve o uso de estados fotônicos de intervalo de tempo para monitorar sinais e estados de fase para as mensagens de comunicação reais. Os pesquisadores sugerem que adicionar esses recursos ao protocolo QSDC protege contra erros de fase e polarização. Além disso, não depende de feedback nem de correspondência precisa de pares de interferômetros. Eles também sugerem que isso torna esses sistemas mais confiáveis, o que, por sua vez, leva a uma taxa de erro menor. E a redução da taxa de erro permite estender a distância que as mensagens usando o protocolo podem ser enviadas.

Os pesquisadores reconhecem que a taxa de transmissão é lenta, de apenas 0,54 bps, que é mais lenta até do que os sistemas que usam computação clássica. Mas eles observam que ainda é rápido o suficiente para permitir o envio de mensagens criptografadas ou até mesmo chamadas telefônicas. Eles sugerem que seu trabalho mostra que é possível criar redes intermunicipais baseadas em QSDC usando a tecnologia atual. E eles sugerem ainda que certas partes da Internet agora em vigor poderiam ser substituídas por partes baseadas no protocolo QSDC que eles desenvolveram para permitir comunicações resistentes a hackers. + Explorar mais