Kwantumcryptografie gaat door

Kwantumcryptografie gaat door

Anonim

door University of Cambridge

(Phys.org) —Onderzoekers van Toshiba en het Department of Engineering hebben een techniek geperfectioneerd die een goedkopere manier biedt om de beveiliging van glasvezelkabels met hoge snelheid te waarborgen en communicatienetwerken te beschermen tegen onbevoegd snuffelen.

Het Cambridge Research Laboratory van Toshiba Research Europe Ltd, in samenwerking met professor Richard Penty en zijn team op de afdeling, is erin geslaagd de zeer zwakke signalen voor kwantumcryptografie te extraheren uit gewone telecomvezels die dataverkeer verzenden. Dit betekent dat bestaande telecomnetwerken nu kunnen worden beveiligd met deze ultieme vorm van codering.

Quantumcryptografie kan worden gebruikt om de geheime digitale sleutels te verspreiden die belangrijk zijn voor de bescherming van onze persoonlijke gegevens, zoals bankafschriften, gezondheidsdossiers en digitale identiteit. De beveiliging ervan is afhankelijk van het coderen van elk bit van de digitale sleutel op een enkel foton (lichtdeeltje). Als een hacker de afzonderlijke fotonen onderschept, zullen ze onvermijdelijk hun codering verstoren op een manier die kan worden gedetecteerd. Hierdoor kan afluisteren op het netwerk direct worden gecontroleerd.

Tot nu toe was het nodig om de afzonderlijke fotonen door een speciale vezel te sturen die verschilt van de vezels die de gewone gegevenssignalen in het netwerk dragen. De gegevenssignalen zijn veel intenser dan de afzonderlijke fotonsignalen die worden gebruikt voor kwantumcryptografie: in feite wordt een bit gegevens door meer dan 1 miljoen fotonen gedragen. De ongelijkheid in de intensiteit van de signalen betekent dat verstrooid licht veroorzaakt door de datasignalen de enkele fotonsignalen zou vervuilen en overweldigen als ze langs dezelfde vezel zouden worden verzonden.

Dr. Andrew Shields, van Toshiba Research Europe Ltd, verklaarde: "De behoefte aan afzonderlijke vezels heeft de toepassingen van kwantumcryptografie in het verleden aanzienlijk beperkt, omdat ongebruikte vezels niet altijd beschikbaar zijn voor het verzenden van de afzonderlijke fotonen, en zelfs als ze dat zijn, kunnen zijn onbetaalbaar. Nu hebben we aangetoond dat de afzonderlijke fotonen en gegevenssignalen met verschillende golflengten op dezelfde vezel kunnen worden verzonden. "

Het Cambridge-team heeft dit bereikt met een detector die alleen gevoelig is voor een zeer kort venster (100 miljoenste van een micro-seconde) op de verwachte aankomsttijd van de afzonderlijke fotonen. De detector reageert daardoor grotendeels op alleen de enkele fotonsignalen en is ongevoelig voor het verstrooide licht dat door de gegevenssignalen wordt veroorzaakt. Hierdoor kunnen de zwakke enkele fotonsignalen van de vezel worden teruggewonnen.

Met behulp van deze techniek hebben de Cambridge-onderzoekers met succes kwantumcryptografie geïmplementeerd op gewone telecomvezels en tegelijkertijd gegevens met 1 Gbit / s in beide richtingen verzonden. Ze demonstreerden een veilige sleutelsnelheid van meer dan 500 kbit / sec voor 50 km vezel, ongeveer 50000 keer hoger dan de vorige beste waarde voor deze vezellengte. Dit werk is gerapporteerd in het wetenschappelijke tijdschrift Physical Review X.