Un nouveau système peut réduire considérablement les coûts de production des réseaux de distribution de clés quantiques de masse (QKD), ce qui les rendra accessibles à un public d'utilisateurs plus large. Cela permettra d'utiliser QDK dans l'infrastructure de câble à fibre optique régulière. Le document a été publié en Rapports scientifiques .

Beaucoup ont entendu parler de la distribution de clés quantiques (QKD), qui est aussi parfois appelé cryptage quantique. Aujourd'hui, c'est l'un des moyens les plus sûrs d'encoder des informations qui peuvent ensuite être utilisées par les grandes banques, organisations militaires et gouvernementales. Dans un système QDK, l'information est transmise par rayonnement quantique, ce qui est extrêmement difficile à intercepter pour les indiscrets.

"Comme règle, QKD utilise une lumière laser faible avec un nombre moyen de photons inférieur à l'unité, " explique Edouard Samsonov, chercheur associé à la Faculté de photonique et d'information optique de l'ITMO. "Cette lumière a des particularités fondamentales, les effets dits quantiques qui ne laissent aucune chance à un tiers de s'infiltrer dans le canal pour lire l'information sans se faire remarquer."

La demande de systèmes QKD ne cesse de croître. Il y a, cependant, un obstacle à leur production en série :elle nécessite un équipement très complexe et coûteux. De plus, ces systèmes peuvent difficilement être utilisés dans l'infrastructure de fibre optique déjà existante. Récemment, Des chercheurs de l'Université ITMO ont publié un article dans lequel ils suggèrent un moyen de résoudre ces problèmes.

Les chercheurs de l'Université ITMO ont développé un système QKD avec détection cohérente basée sur le protocole de distribution de clé quantique d'onde sous-porteuse.

La principale caractéristique remarquable du système est la méthode utilisée pour former des états avec un modulateur de phase électro-optique. "C'est-à-dire, si le rayonnement se produit à une certaine fréquence optique, la modulation de phase entraîne la formation de fréquences de sous-porteuse, qui contiennent certaines informations sur le signal transmis. Si l'indice de modulation est faible, le rayonnement lumineux à ces fréquences de sous-porteuse sera faible, " explique Edouard Samsonov.

La principale percée des chercheurs est une méthode unique de détection cohérente pour exactement ce type de système. A la base de la méthode se trouve l'utilisation d'une fréquence optique porteuse qui ne transmet aucune information par elle-même mais peut être utilisée comme support pour enregistrer la phase de signal faible à partir de fréquences sous-porteuses.

Effectivement, les chercheurs suggèrent d'installer un autre modulateur comme celui créant le signal initial aux fréquences sous-porteuses mais avec un indice de modulation accru, puis faire passer le signal à travers elle à nouveau. Par ici, des fréquences de sous-porteuses supplémentaires sont créées une fois de plus et interagissent avec celles provenant de l'émetteur. "Ainsi, avec des interférences constructives, la plus grande partie du rayonnement sera aux fréquences de la sous-porteuse - et vice versa, avec des interférences destructrices la plus grande partie sera à la fréquence centrale, qui peut être enregistré par un détecteur d'équilibre."

À la fois, le système maintient toute la sûreté et la sécurité de QKD. Les chercheurs ont créé un modèle mathématique du schéma suggéré, ce qui correspond bien aux données expérimentales. Ils ont également proposé une analyse de la résilience du protocole développé aux attaques collectives.