Un nuovo sistema può ridurre significativamente i costi di produzione delle reti di distribuzione di chiavi quantistiche di massa (QKD), che li renderà disponibili a un pubblico di utenti più ampio. Ciò consentirà di utilizzare QDK nella normale infrastruttura di cavi in ​​fibra ottica. Il documento è stato pubblicato in Rapporti scientifici .

Molti hanno sentito parlare della distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD), a volte indicato anche come crittografia quantistica. Oggi, questo è uno dei modi più sicuri per codificare informazioni che possono poi essere utilizzate dalle principali banche, organizzazioni militari e governative. In un sistema QDK, l'informazione è trasmessa dalla radiazione quantistica, che è estremamente difficile da intercettare per gli intercettatori.

"Di regola, QKD utilizza una debole luce laser con un numero medio di fotoni inferiore all'unità, " spiega Eduard Samsonov, ricercatore associato presso la Facoltà di fotonica e informazione ottica dell'ITMO. "Questa luce ha caratteristiche speciali fondamentali, i cosiddetti effetti quantistici che non lasciano alcuna possibilità a terzi di infiltrarsi nel canale per leggere le informazioni senza essere notati."

La domanda di sistemi QKD è in costante crescita. C'è, però, un ostacolo alla loro produzione di massa:richiede attrezzature altamente complesse e costose. Inoltre, questi sistemi difficilmente possono essere utilizzati nell'infrastruttura in fibra ottica già esistente. Recentemente, I ricercatori dell'Università ITMO hanno pubblicato un articolo in cui suggeriscono un modo per risolvere questi problemi.

I ricercatori dell'Università ITMO hanno sviluppato un sistema QKD con rilevamento coerente basato sul protocollo di distribuzione della chiave quantistica dell'onda della sottoportante.

La principale caratteristica di spicco del sistema è il metodo utilizzato per formare stati con un modulatore di fase elettro-ottico. "Questo è, se la radiazione avviene ad una certa frequenza ottica, la modulazione di fase determina la formazione di frequenze di sottoportante, che contengono determinate informazioni sul segnale trasmesso. Se l'indice di modulazione è basso, la radiazione luminosa a queste frequenze di sottoportante sarà debole, " spiega Eduard Samsonov.

La principale scoperta dei ricercatori è un metodo unico di rilevamento coerente proprio per questo tipo di sistema. Alla base del metodo c'è l'utilizzo di una frequenza ottica portante che da sola non trasmette alcuna informazione ma può essere utilizzata come supporto per registrare la fase debole del segnale dalle frequenze di sottoportante.

Effettivamente, i ricercatori suggeriscono di installare un altro modulatore come quello che crea il segnale iniziale alle frequenze della sottoportante ma con un indice di modulazione aumentato, e quindi portando di nuovo il segnale attraverso di esso. Per di qua, ulteriori frequenze di sottoportante vengono create ancora una volta e interagiscono con quelle provenienti dal trasmettitore. "Così, con l'interferenza costruttiva la maggior parte della radiazione sarà alle frequenze della sottoportante e viceversa, con interferenza distruttiva la maggior parte sarà alla frequenza centrale, che può essere registrato da un rilevatore di equilibrio."

Allo stesso tempo, il sistema mantiene tutta la sicurezza e la protezione di QKD. I ricercatori hanno creato un modello matematico dello schema suggerito, che si correla bene con i dati sperimentali. Hanno anche proposto un'analisi della resilienza del protocollo sviluppato agli attacchi collettivi.