Sur la photo (de gauche à droite) se trouvent le chercheur principal James Grieve du Center for Quantum Technologies de la NUS et le Dr Amelia Tan, Chercheur R&D Senior de Trustwave, Filiale de cybersécurité de Singtel. Crédit :Université nationale de Singapour
Sous de nombreuses villes se trouvent des réseaux complexes de fibres optiques qui transportent des données, codé en impulsions lumineuses, aux bureaux et aux maisons. Des chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) et de Singtel, Le premier groupe asiatique de technologies de communication, ont démontré une technique qui aidera les paires de particules légères à naviguer en douceur dans ces réseaux, une percée qui permettra une cybersécurité renforcée. La démonstration a été réalisée sur 10 km du réseau fibre de Singtel. Ce projet, menée à Singapour, est piloté par le NUS-Singtel Cyber Security Research &Development Laboratory, un partenariat public-privé soutenu par la Fondation Nationale de la Recherche, Cabinet du Premier ministre, Singapour. Il s'appuie sur l'expertise du Center for Quantum Technologies (CQT) de NUS.
Cette nouvelle approche prend en charge le déploiement d'une technologie connue sous le nom de distribution de clés quantiques (QKD). Transmis sur les réseaux fibre, il utilise des signaux envoyés dans des particules de lumière appelées photons. La détection de photons individuels crée des clés de cryptage pour une communication sécurisée. Les données chiffrées avec de telles clés résistent à tous les piratages informatiques.
Des essais QKD sont menés dans le monde entier alors que les gouvernements et les entreprises reconnaissent la nécessité de renforcer leur cybersécurité. Les essais QKD menés par l'équipe NUS-Singtel utilisent des paires de photons reliés par la propriété quantique d'intrication. La plupart des schémas QKD exigent que l'expéditeur et le destinataire d'un message secret échangent directement des photons ou fassent confiance à la source de leurs clés. Avec cette approche alternative, il est possible de vérifier la sécurité d'une clé fournie par un fournisseur tiers.
Cela fonctionne comme ceci :le fournisseur créerait une paire de photons, puis séparez-les, en envoyant un chacun aux deux parties qui souhaitent communiquer en toute sécurité. L'intrication signifie que lorsque les parties mesurent leurs photons, ils obtiennent des résultats correspondants, soit un 0 ou un 1. Faire cela pour de nombreux photons laisse à chaque partie des motifs identiques de 0 et de 1, en leur donnant une clé pour verrouiller et déverrouiller un message.
Sur la photo, un appareil développé dans le laboratoire de recherche et développement sur la cybersécurité NUS-Singtel qui crée des particules de lumière, connu sous le nom de photons, qui sont liés par la propriété quantique d'intrication. Crédit :Université nationale de Singapour
Typiquement, chaque photon rencontre un parcours d'obstacles différent de segments de fibres épissés et de boîtes de jonction. Sur leurs chemins, les photons subissent aussi la dispersion, où ils se sont effectivement répandus. Cela affecte la capacité des opérateurs à suivre les photons.
La nouvelle astuce, publié le 4 avril dans la revue scientifique Lettres de physique appliquée , maintient les photons intriqués synchronisés lorsqu'ils parcourent différents chemins à travers le réseau. Ceci est important car ils sont identifiés par l'écart entre leurs temps d'arrivée au détecteur. « Les informations de synchronisation sont ce qui nous permet de lier des paires d'événements de détection ensemble. Préserver cette corrélation nous aidera à créer des clés de chiffrement plus rapidement, " dit James Grieve, un chercheur de l'équipe.
La technique fonctionne en concevant soigneusement la source de photons pour créer des paires de particules lumineuses avec des couleurs de chaque côté d'une caractéristique connue de la fibre optique appelée « longueur d'onde de dispersion zéro ». Normalement, dans les fibres optiques, la lumière plus bleue arriverait plus vite que la lumière plus rouge, étalant les temps d'arrivée des photons. Travailler autour du point de dispersion zéro permet de faire correspondre les vitesses grâce à l'intrication temps-énergie des photons. Ensuite, le timing est préservé.
Professeur agrégé Alexander Ling, un chercheur principal au CQT, a dirigé ce travail pour le laboratoire NUS-Singtel. Il a dit, "Avant ces résultats, on ne savait pas si la nature multisegment de la fibre déployée permettrait une annulation de dispersion de haute précision, car les segments n'ont généralement pas des longueurs d'onde de dispersion nulle identiques."
En montrant que cela peut fonctionner, l'équipe augmente les attentes pour le QKD par rapport à la fibre commerciale. Les photons intriqués pourraient trouver d'autres applications, trop. Par exemple, les photons de chaque paire sont créés à quelques femtosecondes les uns des autres. Leurs heures d'arrivée coordonnées peuvent synchroniser les horloges pour les opérations critiques telles que les transactions financières.
