연구원들은 실험실에서 양자 암호화를 사용합니다: 현장 시험에서 간단한 QKD 시스템이 이탈리아의 기존 통신 네트워크와 작동하는 것으로 나타났습니다

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연구원들은 이탈리아 파도바에서 광섬유 네트워크를 통해 새로운 간단한 QKD 시스템을 시연했습니다. 도심지도 [© 2021 Google]는 송신기가 UniPD의 ICT 센터에 배치되고 수신기는 수학과에 배치되어 있음을 보여줍니다. 송신기와 수신기는 3.4km의 배치 된 광섬유로 연결되었습니다. 신용
QuantumFuture Group, 파도바 대학교(Università degli Studi di Padova)

요약 :
새로운 연구에서 연구원들은 이탈리아 파도바시에서 광섬유 네트워크를 사용하는 자동화되고 작동하기 쉬운 양자 키 분배 (QKD) 시스템을 시연했습니다. 현장 테스트는 전 세계 여러 지역에 이미 배치 된 통신 네트워크 유형을 사용하여 고도로 안전한 양자 통신 기술을 구현하기위한 중요한 단계를 나타냅니다.

연구원들은 실험실에서 양자 암호화를 사용합니다 : 현장 실험에서 간단한 QKD 시스템이 이탈리아의 기존 통신 네트워크에서 작동 함을 보여줍니다.

워싱턴 DC | 게시일 : 11 년 2021 월 XNUMX 일

QKD는 빛의 양자 속성을 사용하여 데이터 암호화 및 암호 해독을위한 안전한 임의 키를 생성하기 때문에 데이터 통신을위한 뚫을 수없는 암호화를 제공합니다.

Luca Calderaro 및 Giulio Foletto와 함께 새로운 연구의 공동 제 XNUMX 저자 인 이탈리아의 Università degli Studi di Padova의 Marco Avesani는“QKD는 키 교환 프로세스에 무조건적인 보안을 제공하기 때문에 보안이 가장 중요한 모든 상황에서 유용 할 수 있습니다. . "예를 들어 병원간에 전송되는 건강 데이터 또는 은행 간의 송금을 암호화하고 인증하는 데 사용할 수 있습니다."

The Optical Society (OSA) 저널 Optics Letters에서 Paolo Villoresi와 Giuseppe Vallone이 이끄는 연구원들은 간단한 시스템이 시간이 지남에 따라 안정적이며 표준 통신 인프라를 통해 지속적인 속도로 양자 보안 암호화 키를 생성 할 수 있다고보고합니다.

"QKD 시스템은 일반적으로 복잡한 안정화 시스템과 추가 전용 동기화 하드웨어가 필요합니다."라고 Avesani는 말했습니다. “우리는 표준 통신 장비와 직접 인터페이스 할 수 있고 동기화를 위해 추가 하드웨어가 필요하지 않은 완전한 QKD 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 서버 실에서 흔히 볼 수있는 랙 인클로저에 쉽게 맞습니다. "

사용하기 쉬운 시스템 설계

연구진은 QKD에 필요한 양자 상태를 생성하기 위해 단일 광자의 편광을 조작하기위한 새로운 인코더를 개발했습니다. 연구원들이 iPOGNAC이라고 부르는 인코더는 빈번한 재 교정이 필요하지 않은 고정되고 안정적인 편광 기준을 제공합니다. 이 기능은 재 보정을 수행하기 어려운 자유 공간 및 위성 양자 통신에도 유용합니다.

Calderaro는“우리가 개발 한 기술 덕분에 시스템을 실험실에서 현장 시험 장소로 옮겼을 때 양자 상태를 생성 할 준비가되었습니다. "우리는 대부분의 QKD 시스템에 필요한 느리고 종종 실패하기 쉬운 정렬 절차를 수행 할 필요가 없었습니다."

연구원들은 또한 새로운 동기화 알고리즘을 개발했습니다.

Qubit4Sync는 두 QKD 사용자의 컴퓨터를 동기화합니다. 동기화를 위해 전용 추가 하드웨어와 추가 된 주파수 채널을 사용하는 대신 새 시스템은 소프트웨어와 QKD에 사용되는 동일한 광 신호를 사용합니다. 이는 시스템을 더 작고 저렴하며 기존 광 네트워크에 통합하기 쉽게 만듭니다.

새로운 시스템을 테스트하기 위해 연구원들은 두 개의 QKD 터미널을 파도바의 다른 구역에있는 약 3.4km 떨어진 두 개의 대학 건물에 가져 왔습니다. 그들은 시스템을 대학의 통신 네트워크의 일부인 두 개의 지하 광섬유에 연결했습니다. 이러한 광섬유는 큐 비트를 전달하는 양자 채널과 보조 정보를 전송하는 데 필요한 클래식 채널을 지원했습니다.

양자 보안 영상 통화

Foletto는“현장 시험은 성공적이었습니다. “우리는 우리의 단순한 시스템이 초당 킬로 비트의 속도로 비밀 키를 생성 할 수 있으며 인간의 개입이 거의없이 실험실 외부에서 작동한다는 것을 보여주었습니다. 설치도 쉽고 빠릅니다. "

공개 시연에서 연구원들은 그들의 설정을 사용하여 파도바 대학 총장과 수학 부서장 간의 양자 보안 화상 통화를 가능하게했습니다. 연구원들은 시스템의 성능이 비밀 키 생성 속도 측면에서 다른 상용 QKD 시스템과 비슷하면서도 구성 요소가 적고 기존 광섬유 네트워크에 통합하기가 더 쉽다는 점에 주목합니다.

그들은 탐지 장치의 크기를 줄이고 동일한 광섬유를 이동하는 다른 빛의 소음에 대해 시스템을 더 견고하게 만들기 위해 노력하고 있습니다. 완전하고 자율적 인 QKD 시스템을 개발하려는 노력으로이 기술을 상용화하기 위해 노력하고있는 ThinkQuantum srl이라는 분사 회사가 탄생했습니다.

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