من إطلاق الأولى في العالم الفضائية الكم "لا مو"، افتتح أول خطوط الاتصالات الكم التشفير في العالم "، والطريق بين بكين وشنغهاي"، إلى زيادة المسافة توزيع مفتاح الكم من تكنولوجيا الاتصالات الكم كانت دائما في طليعة من العالم.

ومؤخرا، جامعة العلوم والتكنولوجيا الصينية وجامعة تسينغهوا فريق فريق Wangxiang بن بان جيان وى هو مرة أخرى في مزيج قوي من انفراج في مستقلة بعيدة المدى من مرحلة التداخل الليزر، الحقل المزدوج للتوزيع مفتاح الكم 500 كيلومترا المتوسط الألياف بيئة الحقيقي (TF-QKD )، التي وضعت مرة أخرى رقما قياسيا مفتاح الكم العالم بعد انتقال التوزيع.

بالتوقيت المحلي يوم 20 فبراير 2020، وفريق المذكورة أعلاه يدعى إرسال أو-عدم إرسال مع الليزر المستقلة: تأمين توزيع التوأم الميدان الكم مفتاح مدى 509 كم ( "الإرسال - لا ترسل" ليزر مستقلة: 509 كيلومترا تأمين الحقل الكمومي مزدوج مفتاح التوزيع) بحث منشور في مجلة أعلى الشهيرة الفيزياء الدراسي العالم "رسائل الاستعراض الجسدي" (الاستعراض الجسدي رسائل)، واختير "اختيار المحرر" المادة.

"إرسال - لا انتقال" مكرر توزيع مفتاح الكم

في الترميز، ويستخدم مفتاح (مفتاح) للإشارة إلى الانتهاء من التشفير، فك التشفير، وغيرها من التحقق سرية سلامة المعلومات من تطبيقات التشفير. في الواقع، البشر منذ استخدام لغة إلى المعلومات الأساسية من خلال تقنية التشفير في تطور مستمر.

في عام 1984، أدلى الفيزيائي بينيت وcryptographers العضاد درع للذراع أول بروتوكول في العالم مفتاح الكم توزيع (بروتوكول BB84) على أساس مبادئ قياس ميكانيكا الكم، التي تهدف إلى زيادة المسافة الأمن وتحسين السلامة. البروتوكول المقترح على أساس التوزيع مفتاح الكم (QKD، وهذا هو، الكم توزيع مفتاح) يمكن أن توفر الأمن لتقاسم المستخدم المفتاح غير مشروط فصل المكانين، على الضمانة الأساسية لأمن المفاتيح.

ومع ذلك، ويرجع ذلك إلى خسارة محدودة الألياف الاتصالات، للكشف عن الضوضاء، ومفتاح الكم نظام التوزيع كثير من الأحيان إلا أن الحصول على أعلى معدل على بعد 100 كيلومترا - من دون التتابع الكم (وسائل التتابع بين مراكز التحويل اثنين في حالة وجود مسار نقل)، والتكاليف الأمنية مقيدة خطي الحد المعدل.

[QKD مكافحة القرصنة التخطيطي]

وبناء على هذا، نوع جديد من الكم مخطط توزيع المفتاح - "" ل- لا ترسل "حقل المزدوج للتوزيع مفتاح الكم" خرجت الى حيز الوجود، وبرنامج تدرس من قبل جامعة تسينغهوا، جامعة تسينغهوا، نائب مدير مركز كلمة النظرية، الرئيس جينان من معهد بحوث تكنولوجيا الكم، أحد واضعي اقتراح Wangxiang بن.

ويذكر أن هذا البرنامج استخدام ذكي لخصائص التدخل فوتون واحد، وتحسين كبير في السلامة والقدرة على تحمل الضوضاء المرحلة، حتى أن معدل توزيع مفتاح الكم كما في حالة لمسافات طويلة أيضا الحفاظ على مستوى عال.

ببساطة، حقل اثنين مفتاح الكم جنبا إلى جنب مثل زوج من التوائم، وحتى يمكن كسر بسهولة في حدود المعدل في حالة التتابع غير الخطية.

2019، سوف "أبو الكم" في الصين، والأكاديمية الصينية للعلوم بان جيان وى وفريقه استكمال التجارب الميدانية مزدوجة في مفتاح الكم توزيع الألياف البصرية 300 كيلومترا من البيئة الحقيقية.

لكن شبكة لى فنغ المستفادة المتطلبات التقنية من الميدان المزدوج توزيع مفتاح الكم قاسية للغاية:

• تتطلب الليزر عن بعد منفصلين مستوى التدخل فوتون واحد.

• لمسافات طويلة وصلة الألياف البصرية المطلوبة من قبل واحدة كشف الفوتون نتيجة لمرحلة التحول النسبي تقدير سريع دقيقة.

• نحن بحاجة لتلبية ارتفاع معدل العد،-فوتون واحد الكفاءة للكشف عن وفائقة العد الظلام.

الكم انتقال التوزيع الرئيسية من الرقم القياسي العالمي الجديد

فريق البحث هو تطبيق لمخطط أعلاه، على منخفضة للغاية لخسارة 509 كم طويلة أثبتت الألياف البصرية توزيع مفتاح آمنة، وكسر سعر الفائدة الرئيسي المطلق دون قيود مفتاح مكرر الكم، وإنشاء ناجحة أسس الكم مفتاح المسافة القصوى توزيع رقما قياسيا عالميا جديدا.

على وجه التحديد، وفريق بان جيان وى مقترح قائم Wangxiang بن "ل- لا ترسل" مزدوجة الكم التوزيع الرئيسية، وتقنيات البث والترددات ليزر غير الساحلية حقن عند تطوير التكنولوجيا، واثنين من المستقلين الطول الموجي لليزر عن بعد قفل نفسه، واستخدام مراحل إضافية من ضوء إشارة لتقدير مرحلة التحول النسبي للألياف الضوئية بسرعة. وفي الوقت نفسه، تجمع فريق ارتفاع معدل العد معهد شنغهاي للالميكروسيستم المتقدمة الضوضاء عن طريق كشف عن فوتون واحد، في نهاية المطاف التكاليف الأمنية كود توزيع مفتاح المسافة الكم دفعت إلى ترتيب 500 كم.

الشكل التالي يبين الرسم التخطيطي لجهاز تجريبي، أليس وبوب مقفل بعيد مستقرة مستمرة موجة الليزر، المغير مرحلة (PM) وثلاثة المغير كثافة (IM1، IM2، IM3) تعديل والتوزيع العشوائي المرحلة، ترميز، والطعم كثافة تعديل.

وعلاوة على ذلك، في FIG المخفف ATT هو، تحكم PC الاستقطاب، شعاع الاستقطاب الخائن PBS، هو كثيفة تقسيم الطول الموجي المضاعف DWDM، وCIR من شكل دائري، وBS هو الخائن شعاع، وزير الخارجية فاراداي مرآة، والكهروضوئية PD الصمام الثنائي.

تشفير الكم دون ألياف الورق الراسبين في الحد معدل 509 كم في توزيع عالية نسبيا لأكثر من 7 أضعاف مفتاح الكم التقليدية دون التتابع، أي على مدى أكثر من جهاز الكشف (الكفاءة للكشف عن 100) في توزيع رئيسي في حد الفناء.

وعلاوة على ذلك، إذا تم ترقية النظام إلى تردد تكرار المسافة الكم شبكة الاتصالات بقوة 1GHz مثل العاملين في جذع شنغهاي، ومعدل البت يصل إلى 1300 كيلومترا 5kbps، وبالتالي الحد بشكل كبير من عدد من تتابع موثوق الكم الضوئي شبكة الاتصالات العمود الفقري، إلى حد كبير تعزيز أمن شبكة الألياف الكم التشفير.

في الواقع، بالتوقيت المحلي من يوم 2 مارس 2020، مجلة الأكاديمية الدولية "الطبيعة" شبه مجلة "الطبيعة الضوئيات" (الطبيعة الضوئيات) نشرت نتائج دراسة أخرى أكاديمي بان جيان وى، وآخرون، تنفيذ تحت عنوان التوزيع مفتاح الكم متجاوزا الخطية معدل نفاذية ملزمة (معدل الخطي على - حد الكم من النفاذية لتنفيذ التوزيع الرئيسية).

وأشارت شبكة لى فنغ أن الدراسة هي مطابقة مرحلة المقترحة جامعة تسينغهوا Maxiong فنغ توزيع مفتاح الكم (PM-QKD) التي تعتمد على بروتوكول، لمواصلة تعزيز تطوير الاتصالات عن بعد الكم، وضع الكم الأساس لشبكة الإنترنت الناشئة.

10 سبتمبر 2019، في الدورة الأولى من ندوة ثنائية حول الأكاديمية الصينية للعلوم، والأكاديمية الألمانية الوطنية للعلوم (يوبولدينا) تنظيمه، قال الأكاديمي بان جيان وى:

هناك نوعان من التحديات الرئيسية في رحلة بشرية لتحقيق مسافات طويلة أمن الاتصالات الكم، وهي المسائل المتعلقة بالأمن والنقل لمسافات طويلة في ظل ظروف واقعية.

مرئية، وأهمية استثنائية للاتصال الكم، في هذه الشبكة لى فنغ كما يتوقع مزيد من الاختراقات التي أحدثتها موظفي البحوث لدينا!

المراجع:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.070501

https://mp.weixin.qq.com/s/YHC1zdEAQ2TQKsXk1J52NA

https://www.nature.com/articles/s41566-020-0599-8