Le cryptage des informations est l'une des technologies de base de la sécurité du cyberespace. Le chiffrement de l'algorithme présente un risque d'attaque exhaustive en raison de la détermination de l'algorithme. La distribution de clé quantique basée sur le principe de non-clonage quantique promet une sécurité inconditionnelle et présente encore des défis :le taux de clé est limité par le détecteur à photon unique et le canal de distribution est difficilement compatible avec la liaison de communication par fibre optique. Pour l'une des méthodes physiques classiques, le taux de méthode de synchronisation chaotique à clé aléatoire est principalement limité par les dizaines de nanosecondes de temps de récupération de synchronisation. Raccourcir le temps de récupération peut permettre de distribuer des clés physiques en Gbit/s.

Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et application , une équipe de scientifiques, dirigé par le professeur Anbang Wang du Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Ministère de l'Éducation et de la province du Shanxi, Chine, Faculté de Physique et d'Optoélectronique, Université de technologie de Taiyuan, Chine, et ses collègues ont proposé un nouveau schéma de distribution de clés basé sur la synchronisation du chaos de manipulation par décalage de mode, éviter les limitations du temps de transition laser sur le temps de récupération de la synchronisation du chaos, et par conséquent l'amélioration du taux de distribution des clés.

Deux lasers Fabry-Perot avec des paramètres internes appariés sont autorisés aux utilisateurs légitimes Alice et Bob. Les deux lasers sont généralement injectés par une source d'entraînement aléatoire qui est une diode superluminescente expérimentalement et a obtenu une synchronisation de chaos lorsque les paramètres d'injection sont adaptés. Puis, la sélection de mode aléatoire est appliquée au laser FP UNE (PF B ) et le mode à la longueur d'onde ?? 0 ou ?? 1 est sortie aléatoirement comme source d'entropie. Les formes d'onde chaotiques sont synchronisées lorsque les longueurs d'onde sont identiques et non synchronisées lorsqu'elles sont différentes. Ainsi, la synchronisation du chaos de manipulation par changement de mode est réalisée. Un convertisseur analogique-numérique est utilisé pour échantillonner le signal chaotique à une certaine fréquence d'échantillonnage afin d'enregistrer les formes d'onde chaotiques de modulation par déplacement de mode qui sont ensuite quantifiées pour générer des bits aléatoires par quantification à double seuil. Alice et Bob passent au crible les bits identiques extraits pendant les créneaux temporels de la même longueur d'onde, c'est la synchronisation du chaos, comme clés partagées.

Le coefficient de synchronisation atteint environ 0,93 lorsque les modes de sélection sont appariés, mais diminue jusqu'à environ 0,25 lorsque les modes sont différents. Comme le montre la vue agrandie du processus de transition de la non-synchronisation à la synchronisation, le temps de transition est démontré à ~ 1ns, qui est déterminé par le temps de montée des codes électriques plutôt que par le temps de réponse de transition laser, Ainsi, le taux de distribution des clés peut être considérablement amélioré.

L'échantillonnage de plusieurs points au cours de chaque période de saisie peut augmenter le taux de distribution. Pour assurer la sécurité des clés définitives, le nombre de clés extraites du chaos synchronisé pendant une période doit être inférieur à 8 ce qui forme un octet. Un taux d'échantillonnage de 3,2 Gbit/s est utilisé pour échantillonner les formes d'onde temporelles chaotiques de modulation par déplacement de mode, puis une quantification à double seuil est utilisée pour extraire des bits aléatoires. En conséquence, le taux clé atteint 0,7503 Gbit/s lorsque le BER est de 3,8 ×10 ^-3 (le seuil HD-FEC avec 7 % de surdébit). Les clés secrètes générées passent avec succès les 15 tests statistiques.

Le schéma peut réaliser la sécurité de la couche physique pour trois raisons :premièrement, seule la lumière d'entraînement est transmise dans la liaison fibre et sont faiblement corrélées aux sorties des lasers FP. Seconde, il est difficile pour un attaquant d'obtenir un troisième laser FP ayant des paramètres internes bien adaptés aux utilisateurs légitimes en raison de l'erreur de fabrication. Par conséquent, les espions ne peuvent pas intercepter suffisamment d'informations de la source d'entropie. Troisième, la clé de changement de mode aléatoire et privée fournit une couche physique supplémentaire de sécurité. Par conséquent, la sécurité de ce schéma peut être assurée.