Världen har brutit igenom kvantnyckelgränsen för första gången

Världen har brutit igenom kvantnyckelgränsen för första gången. Nyckelfrekvensen för den verkliga enfotonkällan har skjutit i höjden med 79 %.

Kvantnyckeldistribution(QKD) är en krypteringsteknik baserad på kvantfysiska principer och visar stor potential för att förbättra kommunikationssäkerheten. Denna teknik överför krypteringsnycklar med hjälp av kvanttillstånden hos fotoner eller andra partiklar. Eftersom dessa kvanttillstånd inte kan replikeras eller mätas utan att ändra deras tillstånd, ökar det avsevärt svårigheten för illvilliga parter att fånga upp kommunikationsinnehållet mellan de två sidorna utan att bli upptäckta. På grund av svårigheten att förbereda verkliga enfotonkällor (SPS) förlitar sig de flesta kvantnyckeldistributionssystem (QKD) som för närvarande utvecklas på dämpadeljuskällorsom simulerar enskilda fotoner, såsom lågintensiva laserpulser. Eftersom dessa laserpulser kan innehålla inga fotoner eller flera fotoner, kan endast cirka 37 % av de pulser som används i systemet användas för att generera säkerhetsnycklar. Kinesiska forskare har nyligen framgångsrikt övervunnit begränsningarna i det tidigare föreslagna kvantnyckeldistributionssystemet (QKD). De har använt genuina enfotonkällor (SPS, det vill säga system som kan emittera enskilda fotoner på begäran).

Forskarnas huvudmål är att bygga ett fysiskt system som kan avge högljussta enstaka fotoner vid behov, och därigenom övervinna de grundläggande begränsningar som de försvagade ljuskällor som tidigare använts för att konstruera kvantnyckeldistributionssystem (QKD) möter. Deras förhoppning är att detta system kan förbättra tillförlitligheten och prestandan hos kvantnyckeldistributionstekniken (QKD) och därigenom lägga grunden för dess framtida användning i verkliga miljöer. För närvarande har experimentet uppnått mycket lovande resultat eftersom deras SPS har visat sig ha extremt hög effektivitet och avsevärt öka hastigheten med vilken ...QKD-systemetgenererar säkerhetsnycklar. Sammantaget belyser dessa resultat potentialen hos SPS-baserade QKD-system, vilket indikerar att deras prestanda avsevärt kan överträffa WCP-baserade QKD-system. "Vi har för första gången visat att prestandan hos QKD baserat på SPS överstiger den grundläggande hastighetsgränsen för WCP", säger forskarna. I fälttestet av den fria urbana kanalen med en förlust på 14,6 (1,1) dB uppnådde vi en säker nyckelhastighet (SKR) på 1,08 × 10−3 bitar per puls, vilket var 79 % högre än den faktiska gränsen för QKD-systemet baserat på svagt koherent ljus. För närvarande är dock den maximala kanalförlusten för SPS-QKD-systemet fortfarande lägre än för WCP-QKD-systemet. Den lägre kanalförlusten som forskarna observerade i deras kvantnyckeldistributionssystem (QKD) härrörde inte från själva systemet, utan tillskrevs den kvarvarande multifotoneffekten i det avlockningsfria protokollet de körde. Som en del av framtida forskning hoppas de kunna förbättra systemets förlusttolerans genom att ytterligare optimera prestandan hos enfotonkällan (SPS) i systemets bottenlager eller genom att introducera betestillstånd i systemet. Man tror att kontinuerliga tekniska framsteg gradvis kommer att främja utvecklingen av kvantnyckeldistribution (QKD) mot praktiska och allmänna tillämpningar.