Alla ricerca di una maggiore sicurezza durante la trasmissione dei dati, i governi e altre organizzazioni in tutto il mondo hanno investito e sviluppato tecnologie relative alla comunicazione quantistica e ai relativi metodi di crittografia. I ricercatori stanno esaminando come questi nuovi sistemi, che, in teoria, fornirebbe canali di comunicazione inattaccabili, integrabili nelle reti in fibra ottica esistenti e future.
Ricerca presso l'Istituto nazionale di tecnologia dell'informazione e della comunicazione in Giappone, da un team che include il ricercatore senior in visita Tobias A. Eriksson, promette di risolvere una delle sfide chiave per questa applicazione:come ottenere una comunicazione sicura utilizzando una distribuzione di chiavi quantistiche continuamente variabile. Spesso abbreviato come QKD, questo metodo è lo scambio continuo di chiavi di crittografia, generato con la tecnologia quantistica, per la crittografia dei dati trasferiti tra due o più parti.
In un documento che sarà presentato all'OFC:The Optical Fiber Communications Conference and Exhibition che si terrà dal 3 al 7 marzo a San Diego, California, Eriksson e i suoi colleghi affermano che l'ostacolo principale per questa applicazione è il rumore generato dagli amplificatori in fibra sui sistemi in fibra monomodale della generazione attuale. La loro ricerca ha coinvolto l'esplorazione di come sfruttare la tecnologia in fibra ottica multicore che dovrebbe essere utilizzata nelle future reti di trasmissione.
Come suggerisce il nome, i sistemi multicore in fibra ottica utilizzano più nuclei in fibra in un singolo filo attraverso il quale i dati possono essere trasmessi. Nelle odierne reti in fibra, ogni filo di solito ha un solo nucleo.
"La comunicazione sicura è una delle sfide più difficili in questo momento e molti degli attuali metodi di crittografia potrebbero un giorno essere facilmente violati da algoritmi progettati per computer quantistici, " Dice Eriksson. "Uno dei motivi per cui non abbiamo visto l'implementazione commerciale di QKD è che la tecnologia non è compatibile con l'attuale architettura di rete".
Poiché la fibra multicore inizierà a essere distribuita in futuro, Eriksson ha detto, i ricercatori stanno esaminando come quella tecnologia potrebbe essere sfruttata per risolvere il problema della crittografia.
"La domanda che ci siamo posti è se le dimensioni spaziali delle fibre multicore possono essere sfruttate per la co-propagazione di segnali classici e quantistici, "Ha detto Eriksson. "Quello che abbiamo scoperto è che i canali classici possono essere trasmessi completamente ignari dei segnali quantistici, che nella fibra monomodale non è possibile poiché il rumore dell'amplificatore uccide i canali quantistici."
Il team di Eriksson ha misurato il rumore in eccesso dalla diafonia tra i canali classici e quantistici, utilizzando una fibra a 19 core. Hanno scoperto che questo approccio ha il potenziale per supportare 341 canali QKD, con una spaziatura di 5 GHz tra le lunghezze d'onda di 1537 nm e 1563 nm.
I risultati tecnici della squadra sono descritti in un documento che sarà presentato a San Diego alla riunione dell'OFC. Il gruppo ha riferito che quando i canali quantistici utilizzano un core dedicato di una fibra multicore, gli operatori di rete possono evitare il rumore generato dalla diafonia core-to-core assicurandosi che le lunghezze d'onda dei segnali quantistici da QKD si trovino nella banda di guardia tra i canali classici che trasportano i dati. Questa semplice soluzione risolve il problema del multiplexing dei canali quantistici e classici ed evita di introdurre nuovi componenti per i canali di comunicazione classici.
