Рекордная дистанция передачи при квантовом распределении ключей достигнута совместно с классическими каналами

Квантовое распределение ключей (QKD) использует возможности квантовой механики для безопасной передачи конфиденциальной информации. Когда внешний источник пытается перехватить передачу QKD, это влияет на квантовые состояния. Это надёжно предупреждает получателя и отправителя о том, что передача больше не является безопасной.

Ограничения технологии QKD

К сожалению, до сих пор существовали ограничения в реализации технологии QKD. Телекоммуникационные сети требуют совместного использования оптоволоконной инфраструктуры для QKD и классических данных, чтобы снизить затраты и сделать технологию жизнеспособной в больших масштабах. Однако классические каналы данных вносят шум, который ограничивает дальность и производительность передач QKD.

Были предложены и протестированы различные решения, такие как дополнительная фильтрация или выделенные длины волн, но они всё равно усложняют интеграцию в существующие телекоммуникационные сети.

Новое решение

Теперь у исследователей из Дании и Чехии, возможно, есть лучшее решение, которое во время тестирования побило рекорд по самой большой дистанции передачи с использованием QKD и классических данных.

Их работа, [опубликованная](https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/zy2d-m3ch) в Physical Review Letters, посвящена непрерывным переменным (CV) QKD, которые используют когерентные состояния вместо однофотонных источников, используемых в QKD с дискретными переменными (DV).

Используя систему CV-QKD с локальным осциллятором (LO) и гауссовски модулированными когерентными состояниями, а также оптоволокно со сверхнизкими потерями, команда достигла рекордной дальности передачи CV-QKD в 120 км в асимптотическом режиме и 100 км в режиме конечной длины, сосуществуя с полностью загруженными классическими каналами.

«Защищённые ключи генерируются в режиме конечной длины на расстоянии 100 км, в то время как асимптотические ключи достигаются на расстоянии 120 км. Такая рекордная дистанция передачи стала возможной благодаря свойствам LO по фильтрации мод и оптимизации дисперсии модуляции для подавления избыточного шума, вызванного фазовыми помехами», — объясняют авторы исследования.

Команда сравнила уровни шума с классическими каналами и без них и не обнаружила значительного увеличения избыточного шума или падения скорости генерации защищённых ключей из-за классических каналов. Затем они сравнили свою установку с коммерческой системой DV-QKD и обнаружили, что CV-QKD превосходит систему DV-QKD, которая не справлялась в аналогичных условиях шума.

Авторы исследования пишут: «Наши результаты показывают, что CV-QKD представляет собой готовое к использованию решение для оптических линий связи на большие расстояния, не требующее дополнительных методов фильтрации или выделения определённых длин волн».

Это отличается от прошлых решений, которые требовали дополнительной фильтрации и методов выделения длины волны, и показывает, что квантовая безопасность может быть добавлена в текущие сети с минимальными нарушениями. Кроме того, команда говорит, что их систему можно улучшить за счёт увеличения скорости передачи символов и улучшения коррекции ошибок для обеспечения ещё больших расстояний и более высоких скоростей генерации ключей. Цифровые методы управления поляризацией и синхронизацией часов могут ещё больше упростить интеграцию в будущем.

© 2025 Science X Network

More from [Quantum Physics](https://www.physicsforums.com/forums/quantum-physics.62/)

Октябрь 2025

  • Сентябрь 2025
  • Август 2025
  • Июль 2025
  • Июнь 2025
  • Май 2025
  • Апрель 2025
  • Март 2025