Nuovi dispositivi a fibre ottiche P rogote G rogoso Q uantum E ncryption N etwork C onstruction
La distribuzione quantistica delle chiavi non si basa sulla matematica, ma utilizza le proprietà quantistiche della luce come la polarizzazione, la decodifica e la trasmissione di chiavi casuali che decodificano i dati codificati. Questo metodo è particolarmente sicuro poiché vengono rilevate intrusioni di terze parti.
I ricercatori dell'Università di Padova in Italia hanno riportato nella rivista Optical Society of America (OSA) Optics Letters che i loro dispositivi interamente in fibra hanno più di un miliardo di polarizzazioni al secondo di luce commutabile. Il dispositivo è anche autocompensante e non è sensibile alla temperatura e ad altri cambiamenti ambientali.
Nel gruppo di ricerca QuantumFuture, Giuseppe Vallone, che ha guidato la ricerca con il coautore Paolo Villoresi, ha dichiarato: "Si prevede che la distribuzione delle chiavi di Quantum abbia un impatto profondo sulla privacy e sulla sicurezza dei cittadini Il nostro schema semplifica la distribuzione della chiave quantistica utilizzata nella comunicazione nello spazio libero, ad esempio, satellite-terra o comunicazione tra terminali mobili.La realizzazione di reti quantistiche globali richiede la comunicazione nello spazio libero. "
Tecnologia
Poiché le chiavi quantistiche non funzionano bene su reti a fibra ottica a lungo raggio, è estremamente urgente sviluppare una rete di comunicazione quantistica basata su satelliti che connetta reti terrestri con crittografia quantistica diverse in tutto il mondo.
Sebbene le varie caratteristiche della luce possano essere utilizzate per creare gli stati quantici richiesti per la crittografia quantistica, la polarizzazione è particolarmente adatta per il collegamento nello spazio libero poiché non è influenzata dall'atmosfera e viene decodificata dal ricevitore senza la necessità di raccogliere dati. Andando alla fibra single mode (questo è un compito impegnativo).
Vallone ha dichiarato: "Il nostro obiettivo è sviluppare uno schema di crittografia quantistica che possa essere utilizzato tra i satelliti e il terreno.Le chiavi sono generate in orbita, tuttavia, i decodificatori di polarizzazione di oggi non sono adatti all'uso nello spazio perché sono instabili e costosi. Mostrano anche vulnerabilità dei canali laterali che possono indebolire la sicurezza del protocollo. "
I ricercatori dicono che il nuovo codificatore di polarizzazione è "POGNAC" e POGNAC è una combinazione di POlarizzazione e SaGNAC. Con l'aiuto di un interferometro Sagnac a forma di anello a fibra ottica, questo encoder di polarizzazione può ruotare rapidamente la polarizzazione del laser incidente. Il dispositivo divide il raggio in due e la polarizzazione dei due fasci è perpendicolare l'una all'altra. I due raggi quindi passano attraverso l'anello in fibra in senso orario e antiorario, rispettivamente. I componenti attuali possono essere inseriti in un pacchetto di 15 x 5 x 5 cm e, se i componenti inclusi sono più piccoli, il pacchetto può essere ulteriormente miniaturizzato.
Nel circuito in fibra ottica, i ricercatori hanno utilizzato modulatori elettro-ottici disponibili in commercio per cambiare la polarizzazione e creare lo stato quantico richiesto per la distribuzione della chiave quantistica. Poiché i raggi in senso orario e antiorario arrivano al modulatore in momenti diversi, sono modulati indipendentemente l'uno dall'altro.
Il modulatore utilizza una tensione applicata per cambiare la fase ottica. Tuttavia, il valore assoluto dello sfasamento dipende da un numero di parametri che variano nel tempo. Vallone ha detto: "In POGNAC, solo lo spostamento relativo tra due luci polarizzate è significativo: questo spostamento relativo corrisponde alla variazione della polarizzazione di uscita, allo stesso tempo, lo spostamento causato da variazioni di temperatura e altri fattori è auto-correggente. rende POGNAC molto stabile ed elimina la deriva di polarizzazione che colpisce altri dispositivi. "
Valore
I ricercatori hanno testato i loro nuovi dispositivi misurando la polarizzazione degli stati quantici prodotti da POGNAC e confrontandoli con i valori attesi. Hanno misurato un tasso di errore quantistico (QBER) di colpevolezza inferiore allo 0,2%, molto più basso del tasso di errore quantico dall'1% al 2% di un tipico sistema di distribuzione di chiavi quantiche.
"I nostri risultati mostrano che i dati possono essere codificati in modo semplice ed efficiente usando la polarizzazione della luce", ha detto Vallone. "Possiamo farlo solo con componenti disponibili in commercio."
I ricercatori stanno continuamente migliorando i loro metodi e pianificano di condurre ulteriori test per osservare come si comporta POGNAC durante la codifica delle chiavi quantistiche per la crittografia.