Thế giới đã phá vỡ giới hạn khóa lượng tử lần đầu tiên

Thế giới đã lần đầu tiên vượt qua giới hạn khóa lượng tử. Tỷ lệ khóa của nguồn photon đơn thực sự đã tăng vọt 79%.

Phân phối khóa lượng tử(QKD) là một công nghệ mã hóa dựa trên các nguyên lý vật lý lượng tử và cho thấy tiềm năng to lớn trong việc tăng cường bảo mật truyền thông. Công nghệ này truyền khóa mã hóa bằng cách sử dụng trạng thái lượng tử của photon hoặc các hạt khác. Vì các trạng thái lượng tử này không thể được sao chép hoặc đo lường mà không thay đổi trạng thái của chúng, nên việc các bên độc hại đánh cắp nội dung truyền thông giữa hai bên mà không bị phát hiện sẽ làm tăng đáng kể. Do khó khăn trong việc chuẩn bị các nguồn photon đơn (SPS) thực sự, hầu hết các hệ thống phân phối khóa lượng tử (QKD) hiện đang được phát triển đều dựa trên các nguồn photon đơn suy yếu.nguồn sángmô phỏng các photon đơn lẻ, chẳng hạn như xung laser cường độ thấp. Vì các xung laser này cũng có thể không chứa photon hoặc chứa nhiều photon, nên chỉ khoảng 37% xung được sử dụng trong hệ thống có thể được sử dụng để tạo khóa bảo mật. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc gần đây đã thành công trong việc khắc phục những hạn chế của hệ thống phân phối khóa lượng tử (QKD) được đề xuất trước đó. Họ đã sử dụng các nguồn photon đơn lẻ thực sự (SPS, tức là các hệ thống có khả năng phát ra từng photon theo yêu cầu).

Mục tiêu chính của các nhà nghiên cứu là xây dựng một hệ thống vật lý có khả năng phát ra các photon đơn có độ sáng cao theo yêu cầu, qua đó khắc phục những hạn chế cơ bản mà các nguồn sáng yếu trước đây thường gặp phải khi xây dựng hệ thống phân phối khóa lượng tử (QKD). Họ hy vọng hệ thống này có thể nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của công nghệ phân phối khóa lượng tử (QKD), từ đó đặt nền tảng cho việc triển khai trong tương lai trong môi trường thực tế. Hiện tại, thí nghiệm đã đạt được những kết quả rất hứa hẹn vì SPS của họ được phát hiện có hiệu suất cực cao và tăng đáng kể tốc độ phát xạ.Hệ thống QKDtạo ra các khóa bảo mật. Nhìn chung, những phát hiện này làm nổi bật tiềm năng của các hệ thống QKD dựa trên SPS, cho thấy hiệu suất của chúng có thể vượt trội đáng kể so với các hệ thống QKD dựa trên WCP. Các nhà nghiên cứu cho biết: "Chúng tôi đã chứng minh lần đầu tiên rằng hiệu suất của QKD dựa trên SPS vượt quá giới hạn tốc độ cơ bản của WCP". Trong thử nghiệm QKD thực địa của kênh đô thị không gian tự do với mức suy hao 14,6 (1,1) dB, chúng tôi đã đạt được tốc độ khóa bảo mật (SKR) là 1,08 × 10−3 bit trên mỗi xung, cao hơn 79% so với giới hạn thực tế của hệ thống QKD dựa trên ánh sáng kết hợp yếu. Tuy nhiên, hiện tại, mức suy hao kênh tối đa của hệ thống SPS-QKD vẫn thấp hơn mức suy hao kênh của hệ thống WCP-QKD. Mức suy hao kênh thấp hơn mà các nhà nghiên cứu quan sát thấy trong hệ thống phân phối khóa lượng tử (QKD) của họ không xuất phát từ chính hệ thống mà được cho là do hiệu ứng đa photon còn sót lại trong giao thức không có mồi nhử mà họ đang chạy. Trong nghiên cứu tương lai, họ hy vọng sẽ nâng cao khả năng chịu tổn thất của hệ thống bằng cách tối ưu hóa hơn nữa hiệu suất của nguồn photon đơn (SPS) ở lớp dưới cùng của hệ thống hoặc đưa các trạng thái mồi vào hệ thống. Người ta tin rằng sự tiến bộ công nghệ liên tục sẽ dần thúc đẩy sự phát triển của phân phối khóa lượng tử (QKD) hướng tới các ứng dụng thực tế và phổ biến.