Onderzoekers halen kwantumversleuteling uit het laboratorium: veldproef toont aan dat eenvoudig QKD-systeem werkt met bestaand telecommunicatienetwerk in Italië

Home > Media > Onderzoekers halen kwantumversleuteling uit het laboratorium: veldproef toont aan dat eenvoudig QKD-systeem werkt met bestaand telecommunicatienetwerk in Italië

Onderzoekers demonstreerden een nieuw eenvoudig QKD-systeem via een glasvezelnetwerk in Padua, Italië. Op een plattegrond van het stadscentrum [©2021 Google] is te zien dat de zender bij het ICT-centrum van UniPD stond terwijl de ontvanger zich bij de faculteit Wiskunde bevond. De zender en de ontvanger waren verbonden door 3.4 km uitgezette vezels. CREDIT
QuantumFuture Group, Università degli Studi di Padova

Abstract:
In een nieuwe studie demonstreren onderzoekers een geautomatiseerd, eenvoudig te bedienen systeem voor kwantumsleuteldistributie (QKD) met behulp van het glasvezelnetwerk in de stad Padua, Italië. De veldtest is een belangrijke stap in de richting van de implementatie van deze zeer veilige kwantumcommunicatietechnologie met behulp van het type communicatienetwerken dat al in veel regio's over de hele wereld bestaat.

Onderzoekers halen kwantumversleuteling uit het laboratorium: veldonderzoek toont aan dat eenvoudig QKD-systeem werkt met bestaand telecommunicatienetwerk in Italië

Washington, DC | Geplaatst op 11 juni 2021

QKD biedt ondoordringbare codering voor datacommunicatie omdat het de kwantumeigenschappen van licht gebruikt om veilige willekeurige sleutels te genereren voor het coderen en decoderen van gegevens.

"QKD kan nuttig zijn in elke situatie waarin veiligheid van het grootste belang is, omdat het onvoorwaardelijke beveiliging biedt voor het sleuteluitwisselingsproces", zegt Marco Avesani van Università degli Studi di Padova in Italië, mede-eerste auteur van de nieuwe studie met Luca Calderaro en Giulio Foletto . "Het kan bijvoorbeeld worden gebruikt om gezondheidsgegevens die tussen ziekenhuizen worden verzonden of geldoverdrachten tussen banken te versleutelen en te authenticeren."

In het tijdschrift Optics Letters van The Optical Society (OSA) rapporteren onderzoekers onder leiding van Paolo Villoresi en Giuseppe Vallone dat hun eenvoudige systeem in de loop van de tijd stabiel is en kwantumveilige cryptografische sleutels met aanhoudende snelheden kan genereren via een standaard telecommunicatie-infrastructuur.

"QKD-systemen vereisen meestal een complex stabilisatiesysteem en extra speciale synchronisatiehardware", zegt Avesani. “We hebben een compleet QKD-systeem ontwikkeld dat direct kan worden gekoppeld aan standaard telecommunicatieapparatuur en dat geen extra hardware nodig heeft voor synchronisatie. Het systeem past gemakkelijk in de rack-behuizingen die vaak in serverruimtes worden aangetroffen.”

Een gebruiksvriendelijk systeem ontwerpen

Om de door QKD vereiste kwantumtoestanden te produceren, ontwikkelden de onderzoekers een nieuwe encoder voor het manipuleren van de polarisatie van enkele fotonen. De encoder, die de onderzoekers iPOGNAC noemen, biedt een vaste en stabiele polarisatiereferentie die niet vaak opnieuw gekalibreerd hoeft te worden. Deze functie is ook voordelig voor communicatie in de vrije ruimte en satellietkwantum, waar herkalibraties moeilijk uit te voeren zijn.

"Vanwege de technologie die we hebben ontwikkeld, was de bron klaar om kwantumtoestanden te produceren toen we ons systeem van het laboratorium naar de locatie van de veldproef verplaatsten", zei Calderaro. "We hoefden niet de langzame en vaak storingsgevoelige uitlijningsprocedure uit te voeren die voor de meeste QKD-systemen vereist is."

De onderzoekers ontwikkelden ook een nieuw synchronisatie-algoritme, dat ze

Qubit4Sync, om de machines van de twee QKD-gebruikers te synchroniseren. In plaats van speciale extra hardware en een toegevoegd frequentiekanaal voor synchronisatie te gebruiken, gebruikt het nieuwe systeem software en dezelfde optische signalen die worden gebruikt voor QKD. Dit maakt het systeem kleiner, goedkoper en gemakkelijker te integreren in een bestaand optisch netwerk.

Om het nieuwe systeem te testen, brachten de onderzoekers hun twee QKD-terminals naar twee universiteitsgebouwen op ongeveer 3.4 km van elkaar in verschillende delen van Padua. Ze sloten de systemen aan op twee ondergrondse glasvezels die deel uitmaken van het communicatienetwerk van de universiteit. Deze vezels ondersteunden het kwantumkanaal met qubits en het klassieke kanaal dat nodig is om aanvullende informatie over te dragen.

Een kwantumbeveiligd videogesprek

"De veldproef was succesvol", zei Foletto. “We hebben laten zien dat ons eenvoudige systeem geheime sleutels kan produceren met snelheden van kilobits per seconde en dat het buiten het laboratorium werkt met weinig menselijke tussenkomst. Het was ook gemakkelijk en snel te installeren.”

In een openbare demonstratie gebruikten de onderzoekers hun opstelling om een kwantumbeveiligd videogesprek mogelijk te maken tussen de rector van de Universiteit van Padua en de directeur van de afdeling Wiskunde. De onderzoekers merken op dat de prestaties van het systeem vergelijkbaar zijn met die van andere commerciële QKD-systemen in termen van het genereren van geheime sleutels, terwijl het ook minder componenten heeft en gemakkelijker te integreren is in een bestaand glasvezelnetwerk.

Ze werken eraan om het detectieapparaat kleiner te maken en het systeem robuuster te maken tegen ruis van ander licht dat door dezelfde vezel reist. De inspanning om een compleet en autonoom QKD-systeem te ontwikkelen leidde tot de oprichting van een spin-off bedrijf genaamd ThinkQuantum srl, dat werkt aan het commercialiseren van deze technologie.

####

Over The Optical Society
The Optical Society (OSA), opgericht in 1916, is de toonaangevende professionele organisatie voor wetenschappers, ingenieurs, studenten en bedrijfsleiders die ontdekkingen voeden, real-life toepassingen vormgeven en prestaties in de wetenschap van het licht versnellen. Via wereldberoemde publicaties, bijeenkomsten en lidmaatschapsinitiatieven biedt OSA kwaliteitsonderzoek, geïnspireerde interacties en toegewijde middelen voor zijn uitgebreide wereldwijde netwerk van optische en fotonische experts. Ga voor meer informatie naar osa.org.

Over Optica Letters

Optics Letters biedt snelle verspreiding van nieuwe resultaten op alle gebieden van optische wetenschap met korte, originele, peer-reviewed communicatie. Optics Letters accepteert documenten die opmerkelijk zijn voor een substantieel deel van de optiekgemeenschap. Gepubliceerd door The Optical Society en geleid door hoofdredacteur Miguel Alonso, Institut Fresnel, École Centrale de Marseille en Aix-Marseille Université, Frankrijk, Universiteit van Rochester, VS. Optics Letters is online beschikbaar bij OSA Publishing.

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
James Merrik
202-416-1994

Media Contact:
@optische samenleving

Auteursrecht © De Optische Vereniging

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: