Kvantiškai šifruota informacija šviesolaidžiu perduota daugiau nei 600 kilometrų

Mirko Pittaluga iš Toshiba Europe Limited ir Leedso universitetas, (abu iš JK) pristatys tyrimą virtualioje Frontiers in Optics+ Laser Science konferencijoje (FiO LS).

„Šiuo tyrimu šviesolaidinės kvantinės komunikacijos atstumas pirmą kartą viršijo 600 km, ir manome, kad mūsų pristatytos technologijos gali būti aktualios ir kitiems fazei jautriems vieno fotono pritaikymams,“ sakė Mirko Pittaluga. „Taip bus galima statyti nacionalinio ir kontinentinio masto, didžiąsias metropolijas jungiančius šviesolaidžio tinklus. Kartu su palydoviniais ryšiais, dabar galime įsivaizduoti išties globalius kvantinius tinklus,“ tęsė Andrew Shields, Toshiba Europe kvantinių technologijų padalinio vadovas.

Panaudodami QKD, du skirtingose vietose esantys vartotojai gali užmegzti bendrą slaptą bitų srautą, apsikeisdami fotonais, kurie įprastai perduodami šviesolaidžiu. Perdavimas dideliu atstumu yra vienas iš didžiausių praktinio kvantinio komunikacijų įrengimo iššūkių, nes yra fundamentali riba, kiek fotonai gali sklisti, kol dėl sugėrimo ar išsklaidymo signalas nusilpsta. Optiniai kartotuvai tradicinės informacijos sklidimo problemą išsprendžia, tačiau sukurti patikimą kvantiškai šifruotos informacijos kartotuvą – sunku.

Naujai sukurtas QKD protokolas galėtų padėti įveikti atstumo apribojimus, bet jei šviesolaidis ilgesnis nei 500 kilometrų, reikia naujo metodo. Naujajame darbe tyrėjai sukūrė eksperimentinę dvigubo lauko QKD fazės stabilizavimo techniką. Stabilizavimas, paremtas bangos ilgio padalinimo multipleksavimu, naudoja du skirtingo bangos ilgio optinius atraminius signalus, taip minimizuojant fazės fluktuacijas.

Tyrėjų komanda pademonstravo, kad panaudojant šį būdą, galima pasiekti kartotuvą primenantį našumą, tuo pat metu toleruojant didesnius, nei tradicinė 100 dB riba optinius nuostolius per 605 kilometrų kvantinį kanalą. Jiems taip pat pavyko išbandyti skirtingus TF-QKD protokolo variantus. Naujasis stabilizavimo būdas taip pat galėtų būti panaudotas ir kituose kvantinės komunikacijos protokoluose, tarkime, patobulinant interferometrinius teleskopus.

Šie rezultatai gauti laboratorinėmis sąlygomis, bet neseniai gauti eksperimentiniai duomenys patvirtina tokio stabilizavimo pritaikomumą ir jau esamiems šviesolaidžiams. Dabar komanda ruošiasi atlikti bandymą realiomis sąlygomis.

phys.org