Il team cinese batte il record di distanza per la comunicazione diretta quantistica sicura

Configurazione dell'esperimento. Laser:1550 nm con frequenza di ripetizione degli impulsi 50 MHz; Gate array FPGA programmabile sul campo, attenuatore ATT, controller di polarizzazione PC, polarizzatore in linea ILP, circolatore ottico CIR, divisore di fascio di polarizzazione PBS, accoppiatore filtro FC 90:10, accoppiatore filtro di mantenimento della polarizzazione PMFC, modulatore di fase PM, modulatore di intensità IM con estinzione rapporto di 45,1 dB, isolatore ISO, rotatore di Faraday FR 90 gradi, rivelatore a fotone singolo a nanofilo superconduttore SPD con efficienza di rilevamento superiore all'85%, tasso di conteggio del buio di 50 Hz e tempo di ripristino di 15 ns. L'interferometro Mach-Zehnder asimmetrico è costituito da due PMFC e la lunghezza del ritardo è di circa 2 m. Credito:Luce:scienza e applicazioni (2022). DOI:10.1038/s41377-022-00769-w

Un team di ricercatori dell'Università di Tsinghua in Cina, ha battuto il record di distanza per la comunicazione diretta sicura quantistica (QSDC) inviando informazioni utilizzando il loro protocollo a una distanza di 102,2 km. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Light:Science and Applications , il gruppo descrive come hanno ideato un nuovo protocollo QSDC e lo hanno utilizzato per inviare segnali sicuri su un cavo in fibra per estendere la distanza in cui tali messaggi potevano essere inviati.

QSDC sfrutta l'entanglement come mezzo per proteggere la trasmissione di rete su linee dati non protette. Poiché tali particelle sono collegate in un modo che non può essere modificato, i protocolli che le utilizzano non possono essere violati senza essere rilevati dai sistemi sul punto di ricezione previsto di tali messaggi. Con il progredire della ricerca per consentire l'uso di QSDC nelle applicazioni del mondo reale, l'obiettivo è stato quello di ridurre gli errori, aumentare le velocità di trasmissione e, soprattutto, estendere la distanza alla quale i messaggi che utilizzano il protocollo possono essere inviati. Prima di questa nuova fatica, il record era di appena 18 km.

Per estendere tale distanza, i ricercatori hanno ideato un nuovo protocollo QSDC, che prevede l'uso di stati fotonici time-bin per il monitoraggio dei segnali e stati di fase per i messaggi di comunicazione effettivi. I ricercatori suggeriscono di aggiungere tali funzionalità al protocollo QSDC per la protezione da errori di fase e polarizzazione. Inoltre, non si basa sul feedback né sulla corrispondenza accurata di coppie di interferometri. Suggeriscono inoltre che renda anche tali sistemi più affidabili, il che a sua volta porta a un tasso di errore inferiore. E la riduzione del tasso di errore consente di estendere la distanza che i messaggi possono essere inviati utilizzando il protocollo.

I ricercatori riconoscono che la velocità di trasmissione è lenta, a soli 0,54 bps, che è più lenta anche rispetto ai sistemi che utilizzano l'informatica classica. Ma notano che è ancora abbastanza veloce da consentire l'invio di messaggi crittografati o persino le telefonate. Suggeriscono che il loro lavoro dimostri che è possibile creare reti intercity basate su QSDC utilizzando la tecnologia attuale. E suggeriscono inoltre che alcune parti di Internet attualmente esistenti potrebbero essere sostituite con parti basate sul protocollo QSDC che hanno sviluppato per consentire comunicazioni resistenti agli hacker. + Esplora ulteriormente