Оптический трюк из прошлого. Ученые использовали эффект 200-летней давности для защиты цифровых данных
Квантовое открытие на базе Варшавского университета (Фото: University of Warsaw)
В Варшавском университете разработали новую систему квантового распределения ключей (QKD) в городских оптоволоконных сетях на основе открытия 1836 года.
Об этом сообщает Science Daily.
Ученые нашли способ сделать передачу сверхсекретных данных по интернет-кабелям значительно проще. Вместо традиционного бинарного подхода, когда сигнал имеет только два значения, физики применили многомерное кодирование.
Секрет новой установки заключается в ее простоте. Раньше для таких задач строили громоздкую сеть интерферометров — приборов, которые разделяют луч света на две части, пускают их разными путями, а затем снова сводят вместе. Теперь для регистрации этих сложных состояний нужен лишь один детектор фотонов. Это полностью снимает потребность в частой и сложной перенастройке оборудования
«Традиционно квантовое распределение ключей использует так называемые кубиты — простейшие единицы квантовой информации», — объясняет доктор Михал Карпинский, руководитель Лаборатории квантовой фотоники на физическом факультете Варшавского университета.
«Хотя этот метод уже хорошо проверен, он не всегда отвечает требованиям более сложных приложений. [Поэтому] вместо кубитов, которые дают один из двух результатов измерения, мы используем более сложные квантовые состояния, которые могут принимать несколько значений».
В основу разработки лег эффект Тальбота — классическое оптическое явление, описанное еще в 1836 году. Исследователи изучали поведение фотонов, когда частица света прибывает не «рано» или «поздно», а существует как комбинация обеих возможностей одновременно.
Ученые обнаружили: если применить этот старый эффект к световым импульсам, сигнал не размазывается, а самостоятельно восстанавливается и становится четким при прохождении через оптическое волокно.
«Преимуществом нашего метода является его высокая эффективность, поскольку все события обнаружения фотонов являются полезными, — говорит аспирант факультета физики Университета Висконсина Адам Видомский, — Кроме того, нам не нужно перестраивать установку для различных измерений суперпозиций — мы можем обнаруживать 2D и 4D суперпозиции без изменения оборудования или стабилизации приемника».
Систему уже успешно испытали на многокилометровом отрезке университетской оптоволоконной сети. Чтобы убедиться в надежности защиты, польская команда привлекла экспертов по кибербезопасности из Италии и Германии. Те помогли выявить и устранить теоретические уязвимости стандартизированных протоколов.
Работу профинансировали в рамках международной программы QuantERA/ Результаты исследования опубликовали в научных журналах Optica Quantum, Optica и Physical Review Applied.
