Onderzoekers hebben een opmerkelijk stabiel kwantumversleutelingssysteem (zeggen ze zelf) gedemonstreerd dat werkte over meer dan 120 kilometer glasvezel. Door gebruik te maken van minuscule halfgeleider-kwantumstippen die op aanvraag afzonderlijke lichtdeeltjes uitzenden, bereikten ze een ​​van de hoogste veilige sleutelsnelheden tot nu toe voor dit type technologie, terwijl het systeem meer dan zes uur ononderbroken bleef werken zonder handmatige aanpassingen.
Kwantumsleuteldistributie (QKD) wordt algemeen beschouwd als de geavanceerdste vorm van kwantumcryptografie en biedt een weg naar vrijwel onbreekbare (???alles is te kraken; as) beveiliging voor het toekomstige kwantuminternet.
Een veelbelovende technologie achter deze veilige systemen betreft halfgeleider-kwantumstippen, minuscule halfgeleiderlichtbronnen die in staat zijn om hoogwaardige enkelvoudige fotonen te vormen voor kwantumcommunicatie. Deze apparaten kunnen de snelheid om een veilig sleutel te vormen verhogen en tegelijkertijd toekomstige kwantumherhalers ondersteunen die nodig zijn voor grootschalige kwantumnetwerken.
Een andere belangrijke ontwikkeling is tijdvatcodering, een techniek die informatie opslaat in de aankomsttijden van fotonen. Deze methode is bijzonder aantrekkelijk voor kwantumcommunicatie over lange afstanden, omdat deze van nature bestand is tegen veel van de omgevingsinvloeden die glasvezelnetwerken kunnen verstoren. Een internationaal onderzoeksgroep van universiteiten in Duitsland en China heeft nu het eerste echte tijdvat-QKD-systeem gedemonstreerd, aangedreven door een ‘stuurbare’ telecommunicatie-halfgeleider-kwantumstip.

Tijdvatkwantumbit

In het experiment genereerden de wetenschappers drie afzonderlijke tijdvat-kwantumbittoestanden met behulp van een zelfstabiliserende tijdbin-codeur. De opstelling zet gepolariseerde enkelvoudige fotonen, geproduceerd door een telecom C-band kwantumstip, om in gecodeerde kwantumsignalen.
Aan de ontvangende kant werden de fotonische kwabits ontcijferd met een actief gestabiliseerde interferometer met een faseschuiver, waardoor het systeem gedurende langere perioden kon werken zonder handmatige aanpassing.
De onderzoekers slaagden erin de kwantumsignalen succesvol te verzenden over een optische vezelverbinding van meer dan 120 kilometer tussen de vercijferaar en ontcijferaar. Het systeem behield bovendien een stabiliteit van meer dan zes uur ononderbroken werking.

Het experiment behaalde de hoogste beveiligde sleutelsnelheid die tot nu toe is gerapporteerd voor een tijdbin QKD-systeem gebaseerd op een hoogwaardige kwantumstip. De kwantumstipbron produceerde heldere, zeer zuivere enkelvoudige fotonen met een werkfrequentie van ongeveer 76 MHz.
Zelfs na een reis door 120 kilometer standaard optische vezel, hield het systeem de gemiddelde kwantumfoutpercentages onder de 11% (vind ik=as hoog, maar ik ben dan ook maar een leek). Onder praktische omstandigheden met een eindige sleutel handhaafde de opstelling een gemiddelde veilige sleutelsnelheid van ongeveer 15 bits/s, een niveau dat geschikt wordt geacht voor versleutelde tekstberichten in de praktijk.
Volgens de onderzoekers is hun werk een belangrijke stap is de richting van praktische, schaalbare kwantumcommunicatiesystemen die uiteindelijk veilige kwantumnetwerken in de praktijk zouden kunnen ondersteunen.

Bron: Science Daily