Multipleksoitu QKD-protokolla

Bar-Ilanin yliopiston uusi tutkimus viittaa merkittävään edistysaskeleen kvantti-informaation käsittelyssä ja esittelee tavan siirtää, käsitellä ja mitata kvantti-informaatiota useilla taajuuskanavilla samanaikaisesti yhden kerrallaan sijaan.

Lähestymistapa voisi mahdollistaa kvanttiviestintäteknologioiden, mukaan lukien turvallisen avainten jakelun ja kvanttiteleportaation, toiminnan paljon tehokkaammin hyödyntämällä kvanttivalonlähteissä jo olevaa suurta kaistanleveyttä.

Nykyään yksi kvantti-informaation käsittelyn pääasiallisista rajoituksista ei ole itse valonlähde, vaan mittaustekniikka. Kvanttivalonlähteet voivat toimia erittäin laajalla optisella spektrillä, mutta standardi-ilmaisimet pystyvät mittaamaan vain pienen osan tästä kaistanleveydestä. Tämän seurauksena suuri osa käytettävissä olevasta kapasiteetista jää käyttämättä.

Tämän kaistanleveyden pullonkaulan voittamiseksi Bar-Ilanin yliopiston tutkijat valjastivat käyttöön kehittämänsä ultranopeaan kvantti-ilmaisuun tarkoitetun menetelmän (parametrinen homodyne-ilmaisu), jonka avulla he voivat havaita valon kvanttilomittumisen samanaikaisesti useilla taajuuskanavilla.

Tässä työssä sama ryhmä vie tätä menetelmää merkittävän askeleen eteenpäin osoittamalla tiedon rinnakkaisen kvanttiprosessoinnin. Käyttämällä laajakaistaista puristettua valoa, spektrin muotoilua ja parametrista homodyne-ilmaisua he pystyivät luomaan, manipuloimaan ja mittaamaan useita kvanttikanavia samanaikaisesti.

Periaatetodistuksena tiimi osoitti kokeellisesti jatkuvasti muuttuvan kvanttiavainjakelun (CV-QKD) 23 riippumattoman spektrikanavan yli, ja kyvyn havaita salakuuntelu jokaisella niistä. He osoittivat myös multipleksoidun kvanttiteleportaation.

Tulokset viittaavat siihen, että kvanttijärjestelmien ei tarvitse toimia vain yhdellä kanavalla kerrallaan. Sen sijaan useita kanavia voidaan käyttää samanaikaisesti koko optisella spektrillä, mikä voi mahdollisesti lisätä kvanttiprotokollien läpäisykykyä suuruusluokan kerrallaan.

Tutkijoiden mukaan menetelmä voisi lopulta mahdollistaa myös massiivisen rinnakkaisen kvanttiprosessoinnin, jossa realistiset järjestelmät voisivat mahdollisesti tukea tuhansia kanavia.

Aiheesta aiemmin:

ETRI-KAIST tutkijat tuovat QKDn liikkuviin laitteisiin

Uudenlainen kvanttiavainten jakelujärjestelmä

Tehostaa salaustekniikkaa kubitit kuditeiksi