העולם פרץ את גבול המפתח הקוונטי בפעם הראשונה

העולם פרץ את גבול המפתח הקוונטי בפעם הראשונה. קצב המפתח של מקור פוטון יחיד אמיתי זינק ב-79%.

חלוקת מפתחות קוונטית(QKD) היא טכנולוגיית הצפנה המבוססת על עקרונות פיזיקליים קוונטיים ומציגה פוטנציאל גדול בשיפור אבטחת התקשורת. טכנולוגיה זו משדרת מפתחות הצפנה באמצעות מצבים קוונטיים של פוטונים או חלקיקים אחרים. מכיוון שלא ניתן לשכפל או למדוד מצבים קוונטיים אלה מבלי לשנות את מצביהם, הדבר מגביר מאוד את הקושי עבור גורמים זדוניים ליירט את תוכן התקשורת בין שני הצדדים מבלי להתגלות. בשל הקושי בהכנת מקורות פוטון יחיד (SPS) אמיתיים, רוב מערכות חלוקת המפתחות הקוונטיים (QKD) המפותחות כיום מסתמכות על מקורות מוחלשים.מקורות אורהמדמים פוטונים בודדים, כגון פולסי לייזר בעוצמה נמוכה. מכיוון שפולסי לייזר אלה עשויים גם לא להכיל פוטונים או פוטונים מרובים, רק כ-37% מהפולסים המשמשים במערכת ניתנים לשימוש ליצירת מפתחות אבטחה. חוקרים סינים הצליחו לאחרונה להתגבר על המגבלות של מערכת חלוקת מפתחות קוונטית (QKD) שהוצעה בעבר. הם השתמשו במקורות פוטון יחיד אמיתיים (SPS, כלומר, מערכות המסוגלות לפלוט פוטונים בודדים לפי דרישה).

המטרה העיקרית של החוקרים היא לבנות מערכת פיזיקלית המסוגלת לפלוט פוטונים בודדים בעלי בהירות גבוהה לפי דרישה, ובכך להתגבר על המגבלות הבסיסיות העומדות בפני מקורות האור המוחלשים ששימשו בעבר לבניית מערכות חלוקת מפתחות קוונטיות (QKD). תקוותם היא שמערכת זו תוכל לשפר את האמינות והביצועים של טכנולוגיית חלוקת מפתחות קוונטית (QKD), ובכך להניח את היסודות לפריסה עתידית שלה בסביבות עולם אמיתי. נכון לעכשיו, הניסוי השיג תוצאות מבטיחות מאוד מכיוון שנמצא כי מערכות חלוקת מפתחות קוונטיות (SPS) שלהן בעלות יעילות גבוהה ביותר ומגדילה משמעותית את הקצב שבו...מערכת QKDמייצר מפתחות אבטחה. בסך הכל, ממצאים אלה מדגישים את הפוטנציאל של מערכות QKD מבוססות SPS, דבר המצביע על כך שהביצועים שלהן יכולים לעלות משמעותית על אלו של מערכות QKD מבוססות WCP. "הדגמנו לראשונה שהביצועים של QKD המבוסס על SPS עולים על מגבלת הקצב הבסיסי של WCP", אמרו החוקרים. במבחן QKD בשטח של ערוץ עירוני במרחב חופשי עם אובדן של 14.6 (1.1) dB, השגנו קצב מפתח מאובטח (SKR) של 1.08 × 10⁻³ סיביות לכל פעימה, שהיה גבוה ב-79% מהמגבלה בפועל של מערכת QKD המבוססת על אור קוהרנטי חלש. עם זאת, נכון לעכשיו, אובדן הערוץ המרבי של מערכת SPS-QKD עדיין נמוך מזה של מערכת WCP-QKD. אובדן הערוץ הנמוך יותר שנצפה על ידי החוקרים במערכת חלוקת המפתחות הקוונטית (QKD) שלהם לא נבע מהמערכת עצמה, אלא יוחס לאפקט הרב-פוטוני השיורי בפרוטוקול נטול הפיתיון שהם הפעילו. כחלק ממחקר עתידי, הם מקווים לשפר את סבילות ההפסדים של המערכת על ידי אופטימיזציה נוספת של ביצועי מקור הפוטון הבודד (SPS) בשכבה התחתונה של המערכת או הכנסת מצבי פיתיון למערכת. ההערכה היא כי התקדמות טכנולוגית מתמשכת תקדם בהדרגה את פיתוח חלוקת המפתחות הקוונטית (QKD) לקראת יישומים מעשיים וכלליים.