De wereld heeft voor het eerst de kwantumsleutellimiet doorbroken.

De wereld heeft voor het eerst de kwantumsleutellimiet doorbroken. De sleutelsnelheid van de echte enkel-fotonenbron is met 79% gestegen.

Kwantumsleuteldistributie(QKD) is een encryptietechnologie gebaseerd op kwantumfysische principes en biedt veel potentie voor het verbeteren van de communicatiebeveiliging. Deze technologie verzendt encryptiesleutels door gebruik te maken van de kwantumtoestanden van fotonen of andere deeltjes. Omdat deze kwantumtoestanden niet kunnen worden gerepliceerd of gemeten zonder hun toestand te veranderen, wordt het voor kwaadwillenden aanzienlijk moeilijker om de communicatie tussen de twee partijen te onderscheppen zonder dat dit wordt opgemerkt. Vanwege de moeilijkheid om echte single-photon sources (SPS) te produceren, maken de meeste momenteel ontwikkelde quantum key distribution (QKD)-systemen gebruik van verzwakte fotonen.lichtbronnendie individuele fotonen simuleren, zoals laserpulsen met lage intensiteit. Omdat deze laserpulsen ook geen fotonen of meerdere fotonen kunnen bevatten, kan slechts ongeveer 37% van de pulsen die in het systeem worden gebruikt, worden ingezet om beveiligingssleutels te genereren. Chinese onderzoekers hebben onlangs de beperkingen van het eerder voorgestelde kwantum-sleuteldistributiesysteem (QKD) met succes overwonnen. Ze hebben gebruikgemaakt van echte single-photon sources (SPS, dat wil zeggen systemen die op aanvraag individuele fotonen kunnen uitzenden).

Het hoofddoel van de onderzoekers is het bouwen van een fysiek systeem dat in staat is om op aanvraag heldere, enkelvoudige fotonen uit te zenden. Hiermee willen ze de fundamentele beperkingen overwinnen van de zwakke lichtbronnen die in het verleden werden gebruikt voor de constructie van kwantum-sleuteldistributiesystemen (QKD). Ze hopen dat dit systeem de betrouwbaarheid en prestaties van QKD-technologie kan verbeteren en zo de basis kan leggen voor toekomstige toepassing in de praktijk. Het experiment heeft tot nu toe zeer veelbelovende resultaten opgeleverd, omdat hun SPS een extreem hoge efficiëntie blijkt te hebben en de snelheid waarmee de fotonen worden uitgezonden aanzienlijk verhoogt.QKD-systeemgenereert beveiligingssleutels. Over het geheel genomen benadrukken deze bevindingen het potentieel van op SPS gebaseerde QKD-systemen, wat aangeeft dat hun prestaties die van op WCP gebaseerde QKD-systemen aanzienlijk kunnen overtreffen. "We hebben voor het eerst aangetoond dat de prestaties van op SPS gebaseerde QKD de fundamentele snelheidslimiet van WCP overtreffen", aldus de onderzoekers. In de QKD-veldtest van het vrije-ruimte stedelijke kanaal met een verlies van 14,6(1,1) dB behaalden we een veilige sleutelsnelheid (SKR) van 1,08 × 10⁻³ bits per puls, wat 79% hoger was dan de werkelijke limiet van het QKD-systeem gebaseerd op zwak coherent licht. Momenteel is het maximale kanaalverlies van het SPS-QKD-systeem echter nog steeds lager dan dat van het WCP-QKD-systeem. Het lagere kanaalverlies dat de onderzoekers in hun kwantum-sleuteldistributiesysteem (QKD) waarnamen, was niet te wijten aan het systeem zelf, maar werd toegeschreven aan het resterende meerfotoneffect in het decoy-vrije protocol dat ze gebruikten. Als onderdeel van toekomstig onderzoek hopen ze de verliestolerantie van het systeem te verbeteren door de prestaties van de enkel-fotonenbron (SPS) in de onderste laag van het systeem verder te optimaliseren of door loktoestanden in het systeem te introduceren. Men is van mening dat voortdurende technologische vooruitgang de ontwikkeling van kwantumsleutelverdeling (QKD) geleidelijk zal bevorderen richting praktische en algemene toepassingen.