In un importante passo verso l'implementazione pratica della comunicazione sicura basata sui quanti, i ricercatori hanno dimostrato la trasmissione sicura della distribuzione della chiave quantistica (MDI-QKD) indipendente dal dispositivo di misurazione su 170 chilometri da record.

QKD può offrire una crittografia impenetrabile utilizzando le proprietà quantistiche della luce per generare chiavi casuali sicure tra gli utenti per crittografare e decrittografare i dati online. Il protocollo QKD indipendente dal dispositivo di misura è tra i più sicuri e pratici perché è immune agli attacchi diretti ai dispositivi di rilevamento che misurano le proprietà quantistiche dei singoli fotoni.

Qin Wang della Nanjing University of Posts and Telecommunications discuterà la dimostrazione di principio alla conferenza inaugurale OSA Quantum 2.0 che sarà co-locata come un evento completamente virtuale con OSA Frontiers in Optics and Laser Science APS/DLS (FiO + LS) convegno 14-17 settembre.

"Indaghiamo il protocollo MDI-QKD a tre stati con fonti non caratterizzate e conduciamo una dimostrazione sperimentale, dove consente una preparazione degli stati imperfetta e l'unica ipotesi è che gli stati preparati si trovino in uno spazio di Hilbert bidimensionale, " ha detto Wang. "Questo lavoro migliora significativamente sia la sicurezza che la praticabilità di QKD con la tecnologia attuale".

Aumentare la sicurezza sulle lunghe distanze

Sebbene la QKD sia stata dimostrata su distanze relativamente lunghe, è stato difficile ottenere questo risultato con velocità di trasmissione elevate pur mantenendo la sicurezza. Per vincere questa sfida, Wang ha sviluppato un nuovo protocollo di trasmissione MDI-QKD che utilizza fotoni con tre stati quantistici caratterizzati per codificare i dati.

Il protocollo standard MDI-QKD può resistere a tutte le potenziali scappatoie di rilevamento; Sfortunatamente, presuppone ancora una perfetta preparazione dello stato che può essere una grande sfida nella pratica. Per proteggersi dalle imperfezioni della preparazione dello stato, sono state avanzate alcune contromisure. Yin et al. ha proposto un metodo chiamato MDI-QKD con fonti non caratterizzate incorporando dati di base non corrispondenti che vengono normalmente scartati dal calcolo del tasso di errore di fase. Basato su Yin e sul lavoro di altre persone, il gruppo di ricerca ha sviluppato uno schema pratico, dove non solo un metodo di stima di fase migliorato, ma viene implementato anche un semplice schema a tre stati per ottenere prestazioni sostanzialmente migliorate rispetto ad altri schemi MDI-QKD con sorgente non caratterizzata o tolleranti alle perdite.

Utilizzando una configurazione sperimentale all'avanguardia per la codifica e il rilevamento, i ricercatori hanno dimostrato che il nuovo approccio QKD potrebbe trasmettere le chiavi su distanze maggiori e a velocità più elevate (10 ^-7 /pulse key rate) rispetto ad altri protocolli QKD simili indipendenti dal dispositivo di misurazione. I calcoli teorici hanno mostrato che la trasmissione sicura potrebbe essere possibile su distanze fino a 200 chilometri.

Il presente lavoro può essere ulteriormente sviluppato incorporando il metodo dello stato esca altamente efficiente o i nuovi protocolli QKD a doppio campo proposti.