Le protocole SNS-TF (envoyer ou non envoyer) s'est jusqu'à présent avéré être une stratégie très prometteuse pour atteindre des débits élevés sur de longues distances dans les applications de distribution de clés quantiques (QKD). En réalité, en tolérant de grosses erreurs de désalignement, ce protocole peut surpasser la borne sans répéteur de manière plus efficace, ce qui est un facteur crucial dans la réalisation de QKD longue distance.

Jian Wei Pan, Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang et d'autres chercheurs de l'Université des sciences et technologies de Chine et de l'Université Tsinghua ont récemment atteint une distance de transmission QKD sans précédent à l'aide du protocole SNS-TF. Leur papier, Publié dans Lettres d'examen physique , rapporte QKD avec une distribution de clé sécurisée brisant la liaison sans répéteur sur une fibre optique de 509 km de long.

"En utilisant le protocole d'envoi ou de non-envoi de champ double (SNS-TF), nous avons réalisé une distribution sécurisée de clés quantiques (QKD) sur 509 km, qui est un nouveau record de distance sécurisée en QKD sur fibre, " Qiang Zhang, l'un des chercheurs qui a mené l'étude, dit Phys.org. "L'un des objectifs importants de notre étude était de franchir avec succès la limite absolue du taux de clé du QKD sans répéteur, avec n'importe quel appareil de mesure."

Le protocole SNS-TF a été développé et introduit dans un effort de recherche précédent par certains des chercheurs qui ont écrit le récent article. Dans les études précédentes, le protocole s'est avéré très avantageux pour les applications QKD, en particulier pour réaliser une transmission longue distance.

Dans leurs récents travaux, Zhang et ses collègues ont mis en œuvre le protocole SNS-TF QKD en provoquant un niveau de photon unique, interférence de premier ordre entre deux lasers indépendants. Ces deux lasers indépendants ont été associés à une technique de verrouillage de fréquence à distance, permettant finalement la transmission QKD sur des distances inégalées. Dans leurs expériences, les chercheurs ont également utilisé des détecteurs supraconducteurs à photon unique avec un taux de comptage et une efficacité de détection élevés.

"Nous avons adopté la technologie généralement utilisée dans la recherche de diffusion temps-fréquence et verrouillé la fréquence de deux lasers indépendants dans une cavité laser ultra-étroite, " dit Zhang. " Alors, nous avons multiplexé dans le temps une lumière laser puissante comme référence de phase avec le signal quantique dans une fibre. La forte lumière induit beaucoup de bruit, mais nous avons exploité de nombreuses méthodes de filtrage pour éviter cela."

En utilisant leur approche SNS-TF, les chercheurs ont atteint un taux clé sécurisé à 509 km, plus de sept fois plus élevé que le QKD lié sans répéteur relatif, et avec la même perte de détection. Remarquablement, le taux de clé qu'ils ont atteint est également supérieur à celui obtenu par des protocoles QKD plus traditionnels exécutés sur un périphérique QKD sans répéteur parfait.

"Nous avons expérimentalement fourni un nouveau record pour la distance de transmission de la fibre QKD et démontré qu'il dépasse la limite absolue du taux de clé du QKD sans répéteur, " dit Zhang. " Dans nos recherches futures, nous prévoyons d'explorer un taux directeur plus élevé et une distance plus longue."

Dans leur étude récente, les chercheurs ont rassemblé de nouvelles preuves confirmant le potentiel du protocole SNS-TF QKD et ont montré comment ce schéma peut être combiné avec des outils technologiques pour atteindre des taux de clés sécurisés élevés sur de longues distances de distribution. Leurs travaux pourraient bientôt permettre la mise en œuvre à grande échelle de QKD avec des taux directeurs relativement élevés à 200-300 km, ce qui pourrait être particulièrement utile pour le développement de réseaux QKD intra-urbains. En réalité, l'application de leur technologie aux lignes principales QKD pourrait aider à réduire les relais de confiance, résultant en un QKD plus efficace.

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