Stuttgart, kampüste döşeli fiber üzerinden kuantum noktasıyla dolanıklık tabanlı QKD gerçekleştirdi

Stuttgart liderliğindeki ekip, telekom bandına dönüştürülmüş kuantum noktası dolanık fotonlarıyla 1,59 km'lik kampüs fiberi üzerinden 14,2 Mbit gizli anahtar üretti.

Bu sayfa İngilizceden çevrilmiştir. Şirket ve ürün adları ile kaynak bağlantıları değiştirilmemiştir. Orijinalini İngilizce okuyun

Stuttgart Üniversitesi liderliğindeki bir ekip, çoğu saha sisteminin dayandığı zayıflatılmış lazerler veya doğrusal olmayan kristaller yerine yarı iletken bir kuantum noktasının fotonlarını kullanarak, halihazırda döşenmiş bir fiber bağlantı üzerinden dolanıklık tabanlı kuantum anahtar dağıtımı (QKD) gerçekleştirdi. 27 Ekim'de yayımlanan Deployed entanglement-based BBM92 quantum key distribution using frequency-converted photons emitted by a quantum dot başlıklı ön baskıda 17 yazar, Stuttgart-Vaihingen kampüsünde 19 saat boyunca sürdürülen 206 Hz'lik gizli anahtar hızı bildiriyor.

Duyurulan

Özete göre bağlantı 1,59 km'lik döşenmiş fiberi kapsadı ve toplam 14,2 Mbit gizli anahtar üretti; ekip bu anahtarla renkli bir görüntüyü şifreleyip çözdü. Quantum Computing Report, çalışmaya Saarland Üniversitesi ve Leibniz IFW Dresden'in de katıldığını aktarıyor ve görüntü şifrelemesini tek kullanımlık şifre (one-time pad) olarak tanımlıyor.

Teknik ayrıntılar

Kaynak, damlacık aşındırmasıyla (droplet-etched) üretilmiş bir galyum arsenit kuantum noktası; 1 GHz uyarma hızında yaklaşık 780 nm'de polarizasyon açısından dolanık foton çiftleri yayıyor. Bu dalga boyu standart telekom fiberinde iyi ilerlemediğinden ekip, polarizasyon dolanıklığını koruyarak her çiftin bir fotonunu telekom bandına taşımak için kuantum frekans dönüşümü kullandı. QCR'ye göre içsel verimliliği yüzde 50'ye varan Sagnac tipi bir dönüştürücü, fotonları 779,8 nm'den 1515 nm'ye kaydırdı.

QCR'nin bildirdiği diğer değerler:

275 pikosaniyelik çakışma penceresinde hedef Bell durumuna göre yüzde 91,4 doğruluk;
laboratuvarı kampüsün başka bir yerindeki alıcı rafına bağlayan ve motorlu polarizasyon takibi bulunan fiber bağlantıda toplam 1,09 dB kayıp;
ortalama yüzde 4,70 kuantum bit hata oranıyla 504 Hz ham anahtar ve 206 Hz gizli anahtar hızı; bu, BBM92 protokolü için yüzde 11'lik eşiğin altında;
5.000 bitlik LDPC bloklarıyla hata düzeltme ve Toeplitz özetlemesiyle gizlilik güçlendirme.

QCR'ye göre motorlu dalga plakalarıyla yapılan saatlik polarizasyon kontrolleri bağlantıyı 19 saat boyunca kararlı tuttu; verimdeki küçük düşüşler dar bantlı bir filtredeki ısıl kaymaya bağlandı.

Neden önemli

Kuantum noktaları istek üzerine foton yayabilir; bu da lazer ve kristal kaynaklardaki parlaklık ile istenmeyen çoklu foton emisyonu arasındaki temel ödünleşimi önlüyor. Zayıf yanları ise dalga boyuydu. Yazarlara göre deney, yüksek hızlı ve parlak bir dolanık foton kaynağının, verimli bir frekans dönüştürücünün ve pikosaniye hassasiyetinde zaman senkronizasyonunun gerçek bir saha ağında birlikte çalışabileceğini gösteriyor; bu da hibrit kuantum ağlarına doğru bir adım.

İzlenmesi gerekenler

Sonuçlar henüz hakem değerlendirmesinden geçmemiş bir ön baskıda sunuluyor. Mesafe kampüs ölçeğinde. Sıradaki sorular, yaklaşımın şehir ölçeğindeki mesafelerde ve çok düğümlü ağlarda işlevini koruyup korumayacağı ve kaynak ile dönüştürücü verimliliği arttıkça gizli anahtar hızının yükselip yükselmeyeceği.