En un paso importante hacia la implementación práctica de la comunicación cuántica segura, Los investigadores han demostrado una transmisión segura de distribución de clave cuántica independiente del dispositivo de medición (MDI-QKD) a lo largo de un récord de 170 kilómetros.

QKD puede ofrecer un cifrado impenetrable mediante el uso de las propiedades cuánticas de la luz para generar claves aleatorias seguras entre usuarios para cifrar y descifrar datos en línea. El protocolo QKD independiente del dispositivo de medición se encuentra entre los más seguros y prácticos porque es inmune a los ataques dirigidos a los dispositivos de detección que miden las propiedades cuánticas de fotones individuales.

Qin Wang de la Universidad de Correos y Telecomunicaciones de Nanjing discutirá la demostración de prueba de principio en la conferencia inaugural OSA Quantum 2.0 que se ubicará como un evento totalmente virtual con OSA Frontiers in Optics and Laser Science APS / DLS (FiO + LS) conferencia 14-17 de septiembre.

"Investigamos el protocolo MDI-QKD de tres estados con fuentes no caracterizadas y realizamos una demostración experimental, donde permite una preparación imperfecta de estados y el único supuesto es que los estados preparados están en un espacio de Hilbert bidimensional, ", dijo Wang." Este trabajo mejora significativamente tanto la seguridad como la viabilidad de QKD con la tecnología actual ".

Impulsando la seguridad en largas distancias

Aunque QKD se ha demostrado en distancias relativamente largas, Ha sido difícil lograr esto con altas tasas de transmisión mientras se mantiene la seguridad. Para superar este desafío, Wang desarrolló un nuevo protocolo de transmisión MDI-QKD que utiliza fotones con tres estados cuánticos caracterizados para codificar datos.

El protocolo estándar MDI-QKD puede resistir todas las posibles lagunas de detección; Desafortunadamente, todavía asume una preparación perfecta del estado que puede ser un gran desafío en la práctica. Para protegerse contra las imperfecciones de la preparación del estado, se han propuesto algunas contramedidas. Yin y col. propuso un método llamado MDI-QKD con fuentes no caracterizadas mediante la incorporación de datos de base no coincidente que normalmente se descartan del cálculo de la tasa de error de fase. Basado en Yin y el trabajo de otras personas, el equipo de investigación desarrolló un esquema práctico, donde no solo un método mejorado de estimación de fase, pero también se implementa un esquema simple de tres estados para obtener un rendimiento sustancialmente mejorado en comparación con otros esquemas MDI-QKD de fuente no caracterizada o tolerantes a pérdidas.

Usando una configuración experimental de vanguardia para la codificación y detección, Los investigadores demostraron que el nuevo enfoque QKD podría transmitir claves a distancias más largas y a velocidades más altas (10 ^-7 / frecuencia de tecla de pulso) que otros protocolos QKD independientes de dispositivos de medición similares. Los cálculos teóricos mostraron que la transmisión segura podría ser posible a distancias de hasta 200 kilómetros.

El presente trabajo puede desarrollarse aún más incorporando el método de estado señuelo altamente eficiente o los nuevos protocolos QKD de campo doble propuestos.