Kvanttiläpimurto turvallisemmalle tietoliikenteelle

Kvanttifysiikaalinen kokeilu on osoittanut tärkeän askeleen kohti kvanttisalausta monien käyttäjien välillä, mikä on turvallisen kvantti-internetin välttämätön vaatimus.

Bristolin yliopiston johtamana kansainvälisten tutkijoiden ryhmä on luonut ainutlaatuisen prototyypin, joka voi muuttaa tapaa, jolla kommunikoimme verkossa.

Projektin johtaja Siddarth Joshi yliopiston Quantum Engineering Technology (QET) Labsissa, sanoo: "Tämä edustaa merkittävää läpimurtoa ja tekee kvantti-internetistä paljon realistisemman ehdotuksen. Tähän asti kvanttiverkoston rakentaminen on edellyttänyt valtavia kustannuksia, aikaa ja resursseja sekä usein tinkien sen turvallisuudesta."

- Ratkaisumme on skaalautuva, suhteellisen edullinen ja mikä tärkeintä, murtamaton. Näin ollen kyseessä on jännittävä pelin muuttaja ja se tasoittaa tietä tämän tekniikan nopeampaan kehitykseen ja laajaan käyttöönottoon."

Nykyinen Internet turvautuu monimutkaisiin koodeihin tietojen suojaamiseksi, mutta hakkerit ovat yhä taitavampia ohittamaan tällaisia järjestelmiä.

Aikanaan fyysikot ovat kehittäneet suojatun salaustavan, joka tunnetaan kvanttiavainjakeluna (QKD). Mutta tähän mennessä tämä tekniikka on ollut tehokas vain kahden käyttäjän välillä. Sen toteuttaminen laajemmalle käyttäjäryhmälle vaatisi tuhottomasti ylimääräistä laitteistoa, joka muodostaa sitten kyllä turvallisuusuhan.

Bristolin ryhmän kvanttiverkkotekniikka perustuu lomittumiseen ja multipleksointiin.

Sen sijaan, että jouduttaisiin replikoimaan koko viestintäjärjestelmää kullekin käyttäjälle, tässä menetelmässä käytetään multipleksointia jaettaessa yhden lähettimen emittoimat valopartikkelit. Se mahdollistaa sen, että useat käyttäjät voivat ottaa fotonit vastaan kustannustehokkaasti.

Ryhmä loi verkon kahdeksalle käyttäjälle vain kahdeksalla vastaanottolaitteella. Järjestelmä toimii ilman aktiivista kytkentää tai luotettavia solmupisteitä.

Osoittaakseen sen toimivuuden vastaanotinlaitteet kytkettiin optisiin kuituihin eri puolilla Bristolia ja kykyä lähettää viestejä kvanttiviestinnällä testattiin olemassa olevassa valokuituverkossa.

"Täysin turvallisen tekniikan lisäksi tämän uuden tekniikan kauneus on sen virtaviivainen ketteryys, joka vaatii vain vähän laitteistoa, koska se integroituu nykyiseen tekniikkaan", toteaa Siddarth Joshi.

Tiimin ainutlaatuisessa järjestelmässä on myös liikenteen hallinta, joka tarjoaa paremman verkonhallinnan ja mahdollistaa esimerkiksi joidenkin käyttäjien priorisoinnin nopeammalla yhteydellä.

Viime vuosina kvanttisalausta on käytetty menestyksekkäästi Kiinan pankkikeskusten välisten liiketoimien suojaamiseksi ja äänestysten turvaamiseksi Sveitsin vaaleissa. Näiden järjestelmien laajempaa soveltamista on hillinnyt resurssien ja kustannusten kasvun epälineaarinen kertaantuminen.

Olemme nyt todistaneet konseptin ja parantamalla edelleen multipleksointimenetelmiä verkon resurssien optimoimiseksi ja jakamiseksi, voimme katsoa sen palvelevan paitsi satoja tai tuhansia mutta mahdollisesti miljoonia käyttäjiä ei niinkään kaukaisessa tulevaisuudessa”, Joshi päättelee toiveikkaasti.

Aiheesta aiemmin:

Kohti hakkeroimatonta kvantti-internettiä

Lomittumista 50 kilometrissä valokuitua