Dans une étape importante vers la mise en œuvre pratique de la communication quantique sécurisée, les chercheurs ont démontré une transmission sécurisée de la distribution des clés quantiques indépendantes des appareils de mesure (MDI-QKD) sur une distance record de 170 kilomètres.

QKD peut offrir un cryptage impénétrable en utilisant les propriétés quantiques de la lumière pour générer des clés aléatoires sécurisées entre les utilisateurs pour crypter et décrypter les données en ligne. Le protocole QKD indépendant des appareils de mesure est l'un des plus sûrs et des plus pratiques car il est immunisé contre les attaques dirigées contre les appareils de détection qui mesurent les propriétés quantiques des photons individuels.

Qin Wang de l'Université des postes et télécommunications de Nanjing discutera de la démonstration de preuve de principe lors de la conférence inaugurale OSA Quantum 2.0 qui se déroulera en tant qu'événement entièrement virtuel avec OSA Frontiers in Optics and Laser Science APS/DLS (FiO + LS) conférence 14-17 septembre.

"Nous étudions le protocole MDI-QKD à trois états avec des sources non caractérisées et menons une démonstration expérimentale, où il permet une préparation d'état imparfaite et la seule hypothèse est que les états préparés sont dans un espace de Hilbert à deux dimensions, " a déclaré Wang. " Ce travail améliore considérablement à la fois la sécurité et la praticabilité de QKD dans le cadre de la technologie actuelle. "

Renforcement de la sécurité sur de longues distances

Bien que QKD ait été démontré sur des distances relativement longues, il a été difficile d'y parvenir avec des taux de transmission élevés tout en maintenant la sécurité. Pour surmonter ce défi, Wang a développé un nouveau protocole de transmission MDI-QKD qui utilise des photons avec trois états quantiques caractérisés pour coder les données.

Le protocole standard MDI-QKD peut résister à toutes les failles de détection potentielles; Malheureusement, cela suppose encore une parfaite préparation de l'état qui peut être un grand défi en pratique. Pour se protéger des imperfections de la préparation de l'état, certaines contre-mesures ont été proposées. Yin et al. ont proposé une méthode appelée MDI-QKD avec des sources non caractérisées en incorporant des données de base non concordantes qui sont normalement écartées du calcul du taux d'erreur de phase. Basé sur le Yin et le travail d'autres personnes, l'équipe de recherche a développé un schéma pratique, où non seulement une méthode d'estimation de phase améliorée, mais aussi un schéma simple à trois états est mis en œuvre pour obtenir des performances sensiblement améliorées par rapport à d'autres schémas MDI-QKD à source non caractérisée ou à tolérance de perte.

En utilisant une configuration expérimentale de pointe pour l'encodage et la détection, les chercheurs ont montré que la nouvelle approche QKD pouvait transmettre des clés sur de plus longues distances et à des débits plus élevés (10 ^-7 /pulse key rate) que d'autres protocoles QKD similaires indépendants des appareils de mesure. Des calculs théoriques ont montré qu'une transmission sécurisée pouvait être possible sur des distances allant jusqu'à 200 kilomètres.

Le présent travail peut être développé en incorporant soit la méthode très efficace de l'état de leurre, soit les nouveaux protocoles QKD à double champ proposés.