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/)