WASHINGTON – Dans une nouvelle étude, des chercheurs démontrent un système de distribution de clés quantiques (QKD) automatisé et facile à utiliser utilisant le réseau de fibres optiques de la ville de Padoue, en Italie. Le test sur le terrain représente une étape importante vers la mise en œuvre de cette technologie de communication quantique hautement sécurisée utilisant le type de réseaux de communication qui existent déjà dans de nombreuses régions du monde.

QKD offre un cryptage impénétrable pour la communication de données car il utilise les propriétés quantiques de la lumière pour générer des clés aléatoires sécurisées pour crypter et décrypter les données.

“QKD peut être utile dans toutes les situations où la sécurité est primordiale car il offre une sécurité inconditionnelle pour le processus d’échange de clés”, a déclaré Marco Avesani de l’Università degli Studi di Padova en Italie, co-auteur de la nouvelle étude avec Luca Calderaro et Giulio Foletto. . . “Il peut être utilisé pour crypter et authentifier les données de santé envoyées entre les hôpitaux ou les transferts d’argent entre les banques, par exemple.”

Dans le magazine The Optical Society (OSA) Lettres d’optique, les chercheurs dirigés par Paolo Villoresi et Giuseppe Vallone rapportent que leur système simple est stable dans le temps et peut générer des clés cryptographiques de sécurité quantique à des taux soutenus sur une infrastructure de télécommunications standard.

“Les systèmes QKD nécessitent généralement un système de stabilisation complexe et un matériel de chronométrage dédié supplémentaire”, a déclaré Avesani. « Nous avons développé un système QKD complet qui peut être directement interfacé avec des équipements de télécommunications standard et ne nécessite pas de matériel supplémentaire pour la synchronisation. Le système s’intègre facilement dans les armoires rack que l’on trouve couramment dans les salles de serveurs.

READ  Statistiques COVID-19 | 1 octobre 2020 | Avant-poste de la côte perdue

Concevoir un système facile à utiliser

Pour produire les états quantiques requis par QKD, les chercheurs ont développé un nouvel encodeur pour manipuler la polarisation des photons individuels. L’encodeur, que les chercheurs appellent iPOGNAC, fournit une référence de biais fixe et stable qui ne nécessite pas de réétalonnages fréquents. Cette caractéristique est également avantageuse pour la communication quantique par satellite et dans l’espace libre, où les recalibrages sont difficiles à effectuer.

“En raison de la technologie que nous avons développée, la source était prête à produire des états quantiques lorsque nous avons déplacé notre système du laboratoire vers le site de test sur le terrain”, a déclaré Calderaro. “Nous n’avons pas eu à passer par la procédure d’alignement lente et souvent sujette aux défaillances requise pour la plupart des systèmes QKD.”

Les chercheurs ont également développé un nouvel algorithme de synchronisation, qu’ils appellent

Qubit4Sync, pour synchroniser les machines des deux utilisateurs QKD. Au lieu d’utiliser du matériel dédié supplémentaire et un canal de fréquence supplémentaire pour la synchronisation, le nouveau système utilise un logiciel et les mêmes signaux optiques que ceux utilisés pour QKD. Cela rend le système plus petit, moins cher et plus facile à intégrer dans un réseau optique existant.

Pour tester le nouveau système, les chercheurs ont emmené leurs deux terminaux QKD dans deux bâtiments universitaires distants d’environ 3,4 km dans différentes sections de Padoue. Ils ont connecté les systèmes à deux fibres optiques souterraines qui font partie du réseau de communication de l’université. Ces fibres supportaient le canal quantique qui transportait les qubits et le canal classique nécessaire au transfert des informations auxiliaires.

READ  Une escouade Hat-in-the-Ring aide à commémorer le nouveau mémorial de la Première Guerre mondiale

Un appel vidéo avec sécurité quantique

“Le test sur le terrain a été un succès”, a déclaré Foletto. “Nous avons démontré que notre système simple peut produire des clés secrètes à des vitesses de quelques kilobits par seconde et qu’il fonctionne en dehors du laboratoire avec peu d’intervention humaine. Il était également rapide et facile à installer.”

Lors d’une démonstration publique, les chercheurs ont utilisé leur configuration pour permettre un appel vidéo de sécurité quantique entre le recteur de l’Université de Padoue et le directeur du département de mathématiques. Les chercheurs notent que les performances du système sont comparables à celles d’autres systèmes QKD commerciaux en termes de taux de génération de clés secrètes, tout en ayant moins de composants et en étant plus facile à intégrer dans un réseau fibre existant.

Ils s’efforcent de réduire la taille de l’appareil de détection et de rendre le système plus robuste au bruit provenant d’autres lumières voyageant sur la même fibre. L’effort pour développer un système QKD complet et autonome a conduit à la création d’une entreprise dérivée appelée ThinkQuantum srl, qui travaille à commercialiser cette technologie.

###

Document : M Avesani, L. Calderaro, G. Foletto, C. Agnesi, F. Picciariello, F. Santagiustina, A. Scriminich, A. Stanco, F. Vedovato, M. Zahidy, G. Vallone, P. Villoresi, ” Distribution rentable de clés quantiques : un test sur le terrain dans le centre-ville de Padoue, « Opt. Lett., 46, 12, 2848-2851 (2021). DEUX: https : //est ce que je.org /dix.1364 /OL.422890.

À propos de Lettres d’optique

Lettres d’optique offre une diffusion rapide de nouveaux résultats dans tous les domaines de la science optique avec des communications courtes, originales et évaluées par des pairs. Lettres d’optique accepte des articles qui sont remarquables pour une partie substantielle de la communauté optique. Publié par The Optical Society et dirigé par le rédacteur en chef Miguel Alonso, Institut Fresnel, École Centrale de Marseille et Aix-Marseille Université, France, Université de Rochester, États-Unis. Lettres d’optique il est disponible en ligne sur OSA Publishing.

READ  Apple ferme tous les magasins de Californie alors que les cas de COVID augmentent

À propos de la Société d’optique

Fondée en 1916, The Optical Society (OSA) est la principale organisation professionnelle pour les scientifiques, les ingénieurs, les étudiants et les chefs d’entreprise qui font avancer les découvertes, façonnent les applications réelles et accélèrent les réalisations dans la science de la lumière. Grâce à des publications, des réunions et des initiatives d’adhésion de renommée mondiale, l’OSA fournit des recherches de qualité, des interactions inspirées et des ressources dédiées à son vaste réseau mondial d’experts en optique et en photonique. Pour plus d’informations, visitez osa.org.

Contact médias : [email protected]

Avertissement: AAAS et EurekAlert ! Nous ne sommes pas responsables de l’exactitude des communiqués de presse publiés sur EurekAlert ! par les institutions contributrices ou pour l’utilisation de toute information via le système EurekAlert.