Stuttgart menjalankan QKD berbasis keterbelitan dari titik kuantum lewat serat kampus yang terpasang

Tim yang dipimpin Stuttgart menghasilkan 14,2 Mbit kunci rahasia melalui 1,59 km serat kampus dengan foton terbelit titik kuantum yang dikonversi ke pita telekomunikasi.

Tim yang dipimpin Universitas Stuttgart menjalankan distribusi kunci kuantum (QKD) berbasis keterbelitan melalui tautan serat yang sudah terpasang, menggunakan foton dari titik kuantum semikonduktor alih-alih laser yang dilemahkan atau kristal nonlinier yang menjadi andalan sebagian besar sistem lapangan. Dalam pracetak Deployed entanglement-based BBM92 quantum key distribution using frequency-converted photons emitted by a quantum dot yang terbit 27 Oktober, 17 penulis melaporkan laju kunci rahasia 206 Hz yang bertahan selama 19 jam di kampus Stuttgart-Vaihingen.

Apa yang diumumkan

Menurut abstrak, tautan ini mencakup 1,59 km serat terpasang dan menghasilkan total 14,2 Mbit kunci rahasia, yang digunakan tim untuk mengenkripsi dan mendekripsi sebuah gambar berwarna. Quantum Computing Report melaporkan bahwa Universitas Saarland dan Leibniz IFW Dresden juga terlibat, dan menyebut enkripsi gambar itu sebagai one-time pad.

Detail teknis

Sumbernya adalah titik kuantum galium arsenida yang dibuat dengan teknik droplet-etched; titik ini memancarkan pasangan foton yang terbelit dalam polarisasi pada panjang gelombang sekitar 780 nm dengan laju eksitasi 1 GHz. Karena panjang gelombang ini tidak merambat dengan baik di serat telekomunikasi standar, tim menggunakan konversi frekuensi kuantum untuk memindahkan satu foton dari tiap pasangan ke pita telekomunikasi sambil mempertahankan keterbelitan polarisasi. Menurut QCR, konverter tipe Sagnac dengan efisiensi internal hingga 50% menggeser foton dari 779,8 nm ke 1515 nm.

Angka lain yang dilaporkan QCR:

fidelitas 91,4% terhadap keadaan Bell target dalam jendela koinsidensi 275 pikodetik;
total kerugian 1,09 dB pada tautan serat yang menghubungkan laboratorium ke rak penerima di bagian lain kampus, dilengkapi pelacakan polarisasi bermotor;
laju kunci mentah 504 Hz dan laju kunci rahasia 206 Hz dengan tingkat galat bit kuantum rata-rata 4,70%, di bawah ambang 11% untuk protokol BBM92;
koreksi galat dengan blok LDPC 5.000 bit dan amplifikasi privasi menggunakan hashing Toeplitz.

Menurut QCR, pemeriksaan polarisasi per jam dengan pelat gelombang bermotor menjaga tautan tetap stabil selama 19 jam, sementara penurunan kecil throughput dikaitkan dengan pergeseran termal pada filter pita sempit.

Mengapa ini penting

Titik kuantum dapat memancarkan foton sesuai permintaan, sehingga menghindari kompromi mendasar antara kecerahan dan emisi multifoton yang tidak diinginkan pada sumber laser dan kristal. Kelemahannya selama ini adalah panjang gelombang. Menurut penulis, eksperimen ini menunjukkan bahwa sumber foton terbelit yang terang dengan laju tinggi, konverter frekuensi yang efisien, dan sinkronisasi waktu berpresisi pikodetik dapat bekerja bersama dalam jaringan lapangan yang nyata—sebuah langkah menuju jaringan kuantum hibrida.

Yang perlu diperhatikan

Hasil ini disajikan dalam pracetak yang belum ditelaah sejawat. Jaraknya berskala kampus. Pertanyaan berikutnya adalah apakah pendekatan ini tetap berfungsi pada jarak skala kota dan dalam jaringan multisimpul, serta apakah laju kunci rahasia meningkat seiring membaiknya efisiensi sumber dan konverter.