A kísérlet jelentősége leginkább abban áll, hogy a Toshiba kísérletében most a kvantumtitkosítási technológia az ellenőrzött – laboratóriumi – környezetből valós kommunikációs közegbe került. Ez utóbbi széles körben elterjedt, szabványos távközlési infrastruktúrát jelent.
Kvantumkorrelált fotonpárok nyomában
A kísérletet a Deutsche Telekom üvegszálas hálózatán hajtották végre – írta a Techmonitor.
A rendszerben egy összefonódás-alapú QKD protokollt hoztak létre, amely kvantumkorrelált fotonpárokat továbbít a végpontok között.
A kvantumtitkosítás erejét az adja, hogy a kvantumkulcs lehallgatására tett bármilyen kísérlet megváltoztatja a részecskék állapotát és detektálhatóvá válik.
A technológia úgy működik, hogy az információt a fotonok kvantumállapotaiba kódolja, és azokat optikai kábeleken keresztül továbbítja. A mostani kísérlet esetében a Toshiba kriogén hűtés nélkül érte el az eredményt, amelyre a kvantumrendszereknél általában szükség van a koherencia megőrzéséhez. Ehelyett a rendszer szobahőmérsékletű komponenseket használt, ami növeli a gyakorlati alkalmazás megvalósíthatóságát.
Sosem mentek még ilyen messze
Robert Woodward, a Toshiba Europe QKD-kutatócsoportjának vezetője megerősítette, hogy ez volt az első alkalom, amikor ilyen távolságot sikerült megtenni kriogén infrastruktúra nélkül, beépített szálon, összefonódott fotonokkal. “A kísérlet sikere azt jelzi, hogy a QKD a gyakorlatban is megvalósítható a szokásos távközlési berendezésekkel” – mondta Woodward.
A kísérlet eredményeit a Nature tudományos folyóiratban tették közzé. Eszerint a kísérleti rendszer alacsony kvantumbit hibaarány (QBER) mellett is biztonságos kulcscserét biztosított. Ez a QKD teljesítményének kritikus mérőszáma. A Toshiba egy iker-mező QKD protokollt használt, amely lehetővé teszi a kulcscserét két fél között. Mégpedig úgy, hogy a mérési pont a két fél között középen helyezkedik el, csökkentve a jelveszteséget és lehetővé téve a nagyobb távolságokra történő kommunikációt.
A kvantumkulcsok elosztása a jövőbeli kiberbiztonsági keretrendszerek alapvető eleme. A hagyományos titkosítási módszerek a számítási bonyolultságot igyekeznek kihasználni, ami a kvantumszámítógépek által történő dekódolással szemben sérülékeny lehet. A QKD olyan, fizikán alapuló alternatívát kínál, amelyre nem vonatkoznak ugyanazok az algoritmikus korlátok.
Bár a Toshiba nem beszélt a kereskedelmi tervekről vagy a megvalósítás ütemezését. Mindesetre a cég szerint a sikeres helyszíni teszt bizonyítja a szélesebb távközlési hálózatokba való integrálhatóság lehetőségét.
A kormányzati és a vállalati szféra egyaránt úgy értékeli a QKD-t mint a hosszú távú biztonságos kommunikációs tervezés egyik elemét. Különösen, hogy a kvantumszámítási képességek rohamtempóban fejlődnek.
Vannak próbálkozások
Európa-szerte több kezdeményezés is előmozdítja a QKD integrálását a működő távközlési hálózatokba. Az Egyesült Királyságban a BT és a KETS Quantum Security egy chip-alapú QKD-rendszert tesztelt a szabványos hálózati hardverekben való telepítésre.
Franciaországban az Orange által vezetett ParisRegion QCI projekt szintén a QKD-t tesztelte a meglévő üvegszálas infrastruktúrán keresztül.
Olaszországban a Retelit, a Telebit és a ThinkQuantum bemutatta a biztonságos kulcscserét a működő hálózatokon.
A finn VTT által vezetett NaQCI kezdeményezés, amely az EU EuroQCI programjának része, kvantumtesztkörnyezeteket fejleszt és határokon átnyúló kapcsolatokat tervez. Ezek az erőfeszítések támogatják az EU azon célkitűzését, hogy az évtized végére az egész kontinenst átfogó kvantumkommunikációs hálózatot hozzon létre.
(Kép: unsplash.com/anton maksimov)