Прямая безопасная квантовая связь (QSDC) — технология, которая использует квантовое запутывание как средство защиты данных, передаваемых по незащищенным линиям связи. В отличие от квантового распределения ключей, при котором квантовые эффекты используются только для передачи ключа шифрования, в QSDC квантовое запутывание применяется ко всем передаваемым данным. Подробнее об этой технологии «Хайтек» рассказывал ранее.
Ключевыми ограничениями этой технологии остаются существенное количество ошибок при передаче данных, низкая скорость и ограниченное расстояние, на которое могут быть отправлены сообщения. В своей новой работе исследователи из Университета Цинхуа в Китае разработали новый протокол для QSDC, который объединяет временное кодирование состояния фотонов для мониторинга сигнала и квантовые состояния для передачи реальных сообщений.
Исследователи полагают, что такой подход поможет защититься от квантовых ошибок и поляризации света. Они также считают, что новый протокол делает системы более надежными, что, в свою очередь, приводит к снижению частоты ошибок. А это позволяет увеличить расстояние, на которое могут отправляться сообщения.
Для тестирования работы протокола исследователи собрали установку, работающую на основе лазера с частотой повторений 50 МГц, которую, как отмечают авторы работы, можно легко модернизировать до 1 ГГц. Использование установки помогло передать информацию на расстояние около 102,2 км (предыдущий рекорд — 18 км). Ученые подчеркивают, что созданная ими система значительно увеличила секретность за счет достижения сверхнизкой частоты квантовых битовых ошибок (менее 0,1%), что на порядок меньше, чем у существующих систем.
Ключевым ограничением новой системы остается, как отмечают исследователи, низкая скорость передачи данных — всего 0,54 бит/с. Однако авторы работы считают, что этого достаточно для отправки зашифрованного сообщения или телефонного звонка.
Ученые полагают, что возможность передавать защищенные данные на расстояние свыше 100 км позволяет создать междугородные сети с использованием нового протокола QSDC на основе имеющихся у нас технологий. Защищенный обмен, по мнению авторов, сможет заменить отдельные наиболее уязвимые сегменты интернета, чтобы защитить чувствительные данные от хакеров.
Читать далее
Стандартная модель физики уже не актуальна? Главное о новой работе ученых на коллайдере
Ученые «воскресили» древний фермент, чтобы прокормить 9 млрд человек к 2050 году
Найдены следы сильнейшего землетрясения в истории человечества