Существующие коммуникации оказались пригодны для квантовой связи

Многожильный оптический кабель. Фото Steven Severinghaus

Инженеры разработали технологию, которая позволяет передавать квантовые ключи по существующим загруженным оптоволоконным каналам. Работа принята к публикации в журнале Physics Review X, а ее краткое содержание пересказывают NatureNews и BBC News.

Обычно для передачи квантовых ключей используют специально выделенные оптические каналы. Это связано с тем, что сообщение в ключе кодируется поляризацией отдельных фотонов. Чтобы ее измерить, требуется отсутствие шума от посторонних частиц света в оптическом волокне.

Авторы работы показали, что при применении особой системы фильтрации, квантовую связь можно осуществлять даже на базе существующих загруженных оптических каналов.

Технология фильтрации основана на расчете времени, которое требуется фотону на преодоление расстояния от излучателя до приемника. Зная момент, когда должен появиться фотон, можно выделить на его измерение узкое временное окно и отбросить все частицы, которые в него не укладываются. Однако, по словам авторов, ширина такого окна должна быть не более 0,1 наносекунды, что в десять раз меньше, чем требуется для полноценного измерения. Чтобы избежать такого ограничения, ученые проводили одно измерение в узком окне каждую наносекунду и затем путем сравнения заведомо пустых и полных окон определяли поляризацию частиц.

В итоге, инженерам удалось наладить мегабитный канал пересылки квантовых ключей длиной в 90 километров на основе оптического волокна, в котором параллельно проводилась стандартная передача данных.

Ключами в криптографии называются небольшие сообщения, используемые для расшифровки больших объемов данных. Квантовые ключи принципиально отличаются от обычных тем, что не могут быть незаметно перехвачены злоумышленником. Этому препятствует квантовая природа носителя, потому что перехват требует измерения квантового состояния, а оно при измерении разрушается.