Квантовая криптография на "грязных" источниках становится доступной. Израильское исследование

Физики Еврейского университета в Иерусалиме предложили новые протоколы квантовой криптографии, работающие даже на несовершенном оборудовании.

Квантовая криптография уже несколько десятилетий рассматривается как путь к абсолютной защите данных, но ее развитие имеет принципиальное ограничение. Для того чтобы создать ключи, не поддающиеся взлому, требуется источник, испускающий ровно по одному фотону, идеально выверенный и стабильный. На практике построить такое устройство чрезвычайно сложно, а значит проекты квантовой криптографии остаются в основном в лабораториях и не доходят до прикладного уровня.

Команда исследователей предложила решение, снимающее это ограничение. Работа опубликована в журнале PRX Quantum.

Вместо того, чтобы ждать пока чистые источники станут доступными и недорогими, команда разработала протокол, работающий с тем, что есть прямо сейчас: источниками на основе квантовых точек, ведущих себя подобно искусственным атомам. Инженерная настройка этих точек, усиленная специальными наноантеннами, позволила управлять световыми импульсами.

Подход основан на принципе очистки "грязного" сигнала: источник создает не один фотон, а небольшой пучок, но избыточные частицы выделяются и блокируются в реальном времени, а в канал связи попадают только "чистые" одиночные кванты, пригодные для шифрования.

Чтобы подтвердить жизнеспособность идей, ученые собрали установку с квантовой точкой, работающую при комнатной температуре, и протестировали на ней адаптированную версию классического криптографического протокола. Результаты оказались не только теоретически убедительными, но и практически работающими: система обеспечивала надежный обмен ключами, несмотря на "грязный" источник.

Авторы подчеркивают, что новый подход совместим с самыми разными источниками квантового света, что делает технологию потенциально доступной для широкого спектра лабораторий и в будущем может привести к повсеместному развертыванию защищенных квантовых сетей.