El protocolo de campo doble de envío o no envío (SNS-TF) ha demostrado hasta ahora ser una estrategia muy prometedora para lograr altas tasas a largas distancias en aplicaciones de distribución de claves cuánticas (QKD). De hecho, al tolerar grandes errores de desalineación, este protocolo puede superar el límite sin repetidor de formas más efectivas, que es un factor crucial en la realización de QKD de larga distancia.

Jian-Wei Pan, Qiang Zhang, Xiang-Bin Wang y otros investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China y la Universidad de Tsinghua han logrado recientemente una distancia de transmisión QKD sin precedentes utilizando el protocolo SNS-TF. Su papel publicado en Cartas de revisión física , informa QKD con una distribución segura de claves que rompe el límite sin repetidor a través de una fibra óptica de 509 km de largo.

"Con el protocolo de campo doble de envío o no envío (SNS-TF), nos dimos cuenta de una distribución segura de claves cuánticas (QKD) en 509 km, que es un nuevo récord de distancia segura en QKD sobre fibra, "Qiang Zhang, uno de los investigadores que realizó el estudio, dijo Phys.org. "Uno de los objetivos importantes de nuestro estudio fue romper con éxito el límite absoluto de velocidad de clave de QKD sin repetidor, con cualquier dispositivo de medición ".

El protocolo SNS-TF fue desarrollado e introducido en un esfuerzo de investigación anterior por algunos de los investigadores que escribieron el artículo reciente. En estudios anteriores, el protocolo demostró ser muy ventajoso para aplicaciones QKD, particularmente para lograr transmisiones de larga distancia.

En su trabajo reciente, Zhang y sus colegas implementaron el protocolo SNS-TF QKD obteniendo un nivel de fotón único, interferencia de primer orden entre dos láseres independientes. Estos dos láseres independientes se combinaron con una técnica de bloqueo de frecuencia remota, permitiendo en última instancia la transmisión QKD a distancias incomparables. En sus experimentos, Los investigadores también utilizaron detectores superconductores de fotón único con una alta tasa de recuento y eficiencias de detección.

"Adoptamos la tecnología empleada típicamente en la investigación de difusión de tiempo-frecuencia y bloqueamos la frecuencia de dos láseres independientes en una cavidad láser ultra-estrecha, "Dijo Zhang." Entonces, Multiplexamos en el tiempo una fuerte luz láser como referencia de fase con la señal cuántica en una fibra. La fuerte luz indujo muchos recuentos de ruido, pero aprovechamos muchos métodos de filtrado para evitar esto ".

Usando su enfoque SNS-TF, los investigadores lograron una tasa de clave segura a 509 km, más de siete veces mayor que el QKD relativo sin repetidor, y con la misma pérdida de detección. Notablemente, la tasa clave que lograron también es más alta que la lograda por los protocolos QKD más tradicionales que se ejecutan en un dispositivo QKD sin repetidor perfecto.

"Proporcionamos experimentalmente un nuevo récord para la distancia de transmisión de fibra QKD y demostramos que supera el límite absoluto de velocidad de clave de QKD sin repetidor, ", Dijo Zhang." En nuestra investigación futura, planeamos explorar una tasa de clave más alta y una mayor distancia ".

En su estudio reciente, los investigadores reunieron nueva evidencia que confirma el potencial del protocolo SNS-TF QKD y mostraron cómo este esquema se puede combinar con herramientas tecnológicas para lograr altas tasas de claves seguras a través de largas distancias de distribución. Su trabajo pronto podría permitir la implementación a gran escala de QKD con tasas clave relativamente altas a 200-300 km, lo que podría ser particularmente útil para el desarrollo de redes QKD dentro de la ciudad. De hecho, la aplicación de su tecnología a las líneas troncales principales de QKD podría ayudar a reducir los relés confiables, resultando en QKD más eficiente.

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