Leurs résultats, publiés dans CLEO 2023 , valident une expérience de démonstration de principe antérieure réalisée en laboratoire par des scientifiques de l'ORNL en 2015.

L’équipe a transmis un signal quantique pour la distribution de clés quantiques – une approche sécurisée du partage d’une clé secrète – à l’aide d’un véritable oscillateur local. Un oscillateur local atténue les effets du bruit diffusé par d'autres données transmises dans le même réseau à fibre optique, et les travaux ont démontré la coexistence entre les signaux de données quantiques et conventionnels.

Le signal traversait le réseau de fibres optiques de l'ORNL, codé en variables continues décrivant les propriétés des particules lumineuses, ou photons, en amplitude et en phase. L'utilisation de variables continues de photons pour le codage permet un nombre presque infini de paramètres de distribution aléatoire qui peuvent être utilisés pour la cybersécurité et permet la compatibilité avec les systèmes de communication classiques existants.

L'expérience de l'équipe ORNL a non seulement innové en matière de sécurité des informations, mais a également exploité l'infrastructure à fibre optique existante, ce qui permettrait une adoption plus facile et moins coûteuse.

L'expérience a résolu des obstacles majeurs à la mise en œuvre de la distribution de clés quantiques tout en améliorant la sécurité, a déclaré Nicholas Peters, chef de la section des sciences de l'information quantique de l'ORNL et chercheur principal de l'étude.

"La distribution de clés quantiques est un protocole cryptographique dans lequel deux parties peuvent générer une clé sécurisée qu'elles seules connaissent", a déclaré Peters. "Dans cette expérience, cela se fait en utilisant des lasers pour générer de faibles impulsions optiques entre deux points, généralement appelés Alice et Bob."

Lorsque le destinataire mesure une impulsion, les mesures peuvent révéler si une écoute indiscrète a intercepté et corrompu le message. Dans des expériences antérieures sans véritable oscillateur local, cette impulsion optique était transmise avec l'oscillateur local. Les méthodes précédentes créaient des vulnérabilités potentielles non prises en compte dans les meilleures pratiques actuelles définies par le concept sous-jacent de sécurité. La nouvelle méthode repose sur des signaux optiques générés par des lasers indépendants aux points d'émission et de réception.

"Fondamentalement, nous examinons les interférences", a déclaré Brian Williams, auteur principal de l'étude et chercheur scientifique quantique à l'ORNL. "C'est comme jeter une pierre dans un lac et créer des ondulations. C'est similaire à la nature ondulatoire d'un photon que nous observons. Si deux pierres sont lancées, elles créent des motifs étranges dans l'eau. Nous produisons une interférence similaire. -une mesure basée sur ce signal quantique, mais seule la partie qui correspond au laser est détectée. Cela nécessite une résolution énergétique très étroite. "

L'excès de bruit érode le taux de clé qui peut être distribué. Trop de bruit et une fraction de la clé potentielle est consommée pour protéger la confidentialité.

"L'objectif est d'obtenir le meilleur rapport signal/bruit possible", a déclaré Williams. "En utilisant un laser à énergie étroite comme oscillateur local, il agit comme un filtre pour le bruit de fond et améliore le rapport signal/bruit."

Les efforts futurs se concentreront sur la reproduction des résultats de l'expérience dans un plus large éventail de scénarios de réseau.