Home Notizie recenti I ricercatori creano una tecnologia chiave per la commercializzazione della crittografia quantistica

I ricercatori creano una tecnologia chiave per la commercializzazione della crittografia quantistica

50
0

2:N TF QKD struttura di rete. Credito: Korea Institute of Science and Technology

Nei moderni crittosistemi, gli utenti generano chiavi pubbliche e private che garantiscono la sicurezza basata sulla complessità computazionale e le utilizzano per crittografare e decrittografare le informazioni. Di recente, tuttavia, i moderni sistemi crittografici a chiave pubblica hanno dovuto affrontare potenziali scappatoie di sicurezza contro i computer quantistici con una grande potenza di calcolo. Come soluzione, i crittosistemi quantistici sono stati molto apprezzati. Usano chiavi quantistiche che garantiscono sicurezza basata sulla fisica quantistica piuttosto che sulla complessità computazionale; quindi, sono al sicuro anche contro i computer quantistici. Pertanto, i crittosistemi quantistici dovrebbero sostituire i moderni crittosistemi.

La distribuzione di chiavi quantistiche (QKD) è la tecnologia più importante per la realizzazione di crittosistemi quantistici. Per commercializzare QKD dovrebbero essere affrontate due questioni tecniche principali. Uno è la distanza di comunicazione e l’altro è l’espansione dalla comunicazione uno-a-uno (1:1) alla comunicazione di rete uno-a-molti (1:N) o molti-a-molti (N:N).

Twin-field (TF) QKD, annunciato nel 2018, è un protocollo a lunga distanza, che può aumentare notevolmente la distanza di comunicazione dei sistemi QKD. In TF QKD, due utenti possono distribuire una chiave trasmettendo segnali quantistici a una terza parte intermedia per la misurazione. Data l’inevitabile perdita di canale, questa architettura consente agli utenti di aumentare la distanza di comunicazione. Tuttavia, nonostante la sua innovatività, è stato sperimentalmente dimostrato solo da pochi gruppi leader QKD globali a causa della notevole difficoltà di implementazione del sistema e la ricerca sulla rete TF QKD è ancora insufficiente.

Il Korea Institute of Science and Technology (KIST, Direttore Seok-jin Yoon) ha annunciato che il loro team di ricerca, il Center for Quantum Information, guidato dal direttore Sang-Wook Han, è riuscito in una dimostrazione sperimentale di una pratica rete TF QKD. Questa è la seconda dimostrazione sperimentale della rete TF QKD al mondo dopo l’Università di Toronto in Canada.

Nel loro studio pubblicato in npj Informazioni quantistiche, il team di ricerca ha proposto una nuova struttura di rete TF QKD scalabile su una rete da due a molti (2:N) basata sul multiplexing a divisione di polarizzazione, tempo e lunghezza d’onda. A differenza della prima dimostrazione dell’Università di Toronto basata su una struttura di rete ad anello, l’architettura del team di ricerca si basa su una rete a stella. Il segnale quantistico in una struttura ad anello deve passare attraverso ogni utente connesso all’anello, tuttavia, la struttura a stella lo fa passare solo attraverso il centro, rendendo possibile l’implementazione di un sistema QKD più pratico.

KIST sviluppa la tecnologia chiave per la commercializzazione della crittografia quantistica

Diagramma dell’esperimento. Credito: Korea Institute of Science and Technology

Inoltre, per superare i principali ostacoli di implementazione allo sviluppo del sistema TF QKD, il team ha applicato una struttura plug-and-play (PnP). Un sistema TF QKD convenzionale richiede molti sistemi di controllo, come controller di temporizzazione, lunghezza d’onda, fase e polarizzazione, per mantenere l’indistinguibilità di due segnali quantistici emessi dalle diverse sorgenti luminose di due utenti. Mentre nell’architettura PnP TF QKD sviluppata dal team di ricerca KIST, la terza parte centrale genera e trasmette i segnali iniziali a entrambi gli utenti utilizzando un’unica sorgente luminosa, ei segnali ritornano alla terza parte effettuando un viaggio di andata e ritorno. Pertanto, la deriva di polarizzazione dovuta all’effetto di birifrangenza del canale viene automaticamente compensata e gli utenti hanno fondamentalmente la stessa lunghezza d’onda. Inoltre, a causa dei due segnali che percorrono lo stesso percorso in direzioni opposte, i tempi di arrivo dei segnali sono naturalmente identici. Di conseguenza, per implementare l’architettura del team di ricerca è richiesto solo un controllore di fase. Basandosi sull’architettura, il team ha condotto con successo una dimostrazione sperimentale di una rete TF QKD.

“È un risultato di ricerca significativo che mostra la possibilità di risolvere i due principali ostacoli alla commercializzazione di QKD e abbiamo acquisito una tecnologia chiave che guida la ricerca corrispondente”, ha affermato Sang-Wook Han, leader del Center for Quantum Information.


Fornito dal Consiglio nazionale delle ricerche di scienza e tecnologia

Articolo precedenteYouTube promette di rimuovere la disinformazione sull’aborto
Articolo successivoRafforzare l’affidabilità degli orologi epigenetici