509 км — новый рекорд дальности передачи квантовой информации по оптоволокну

Китайские ученые из Университета науки и технологий и Университета Цинхуа (Tsinghua University) разработали протокол обмена информацией SNS-TF (Sending-or-Not-Sending Twin-Field), который оказался самым эффективным решением для реализации технологии квантового распределения ключей шифрования (Quantum Key Distribution, QKD), работающих на больших расстояниях и использующих оптоволокно в качестве среды передачи данных. Технология автоматической коррекции ошибок, встроенная в протокол, позволила осуществить передачу квантовых ключей на рекордное расстояние 509 километров, не используя при этом никаких промежуточных усилителей или ретрансляторов сигнала.

Протокол SNS-TF был разработан учеными в ходе их предыдущих исследований. Тогда же стало понятно, что он идеально подходит для реализации технологии QKD, работающей на больших расстояниях. Для возможности практического применения протокола, исследователям потребовалось дополнительное время на его совершенствование и доработку используемых аппаратных и программных средств. В результате проведенной модернизации, ученым удалось получить беспрецедентный контроль на уровне единичных фотонов, создавая взаимодействия первого порядка между светом двух независимых лазеров. Лазеры были синхронизированы с высочайшей точностью при помощи метода так называемого удаленного захвата частоты. Более того, ученые дополнительно разработали сверхпроводящие датчики единичных фотонов, способные работать с высокой скоростью и обеспечивающие необходимую разрешающую способность.

"За основу мы приняли технологию, которую обычно используют в исследованиях частотно-временного распространения сигналов и зафиксировали частоту света двух независимых лазеров в сверхузком оптическом резонаторе, сказал Цян Чжан (Qiang Zhang), один из ученых, проводивших исследование. В результате удалось получить очень сильный оптический сигнал, мультиплексируемый по времени, фаза которого являлась носителем квантовой информации. Этот очень яркий свет, попав в оптоволокно, возбудил оптический шум достаточно сильной амплитуды и нам пришлось использовать сразу несколько методов фильтрации для того, чтобы избавиться от влияния этого шума".

Следует заметить, что дистанция 509 км, на которой технология QKD SNS-TF сохраняла стабильность своей работы, более чем в семь раз превышает дистанцию, на которой могли работать другие реализации технологии QKD без использования усилителей и повторителей сигналов. Более того, полученная скорость передачи информации ключей шифрования также превзошла аналогичный показатель других систем, в том числе и работающих в идеальных условиях лабораторных установок.

"Мы экспериментально установили новый рекорд по расстоянию передачи по оптоволокну QKD и продемонстрировали, что он преодолевает абсолютный предел ключевой скорости без повторителя QKD, сказал Чжан. – В нашей дальнейшей работе мы будем стремиться к увеличению скорости передачи ключей и расстояния".

Технология QKD SNS-TF, в том виде, в котором она существует, уже вскоре может быть использована для создания безопасных квантовых сетей, длина сегментов которых будет находиться в пределах от 200 до 300 километров.

17.03.2020

509 км — новый рекорд дальности передачи квантовой информации по оптоволокну

По материалам DailyTechInfo

Заявка на звонок

В форме есть ошибки

Мы перезвоним Вам с 9:00 до 18:00 по Москве

Исправление ошибки

Спасибо за помощь в контроле качества нашего ресурса!