Mae'r byd wedi torri trwy'r terfyn allwedd cwantwm am y tro cyntaf

Mae'r byd wedi torri trwy'r terfyn allwedd cwantwm am y tro cyntaf. Mae cyfradd allweddol y ffynhonnell ffoton sengl wirioneddol wedi codi 79%.

Dosbarthiad Allwedd CwantwmMae (QKD) yn dechnoleg amgryptio sy'n seiliedig ar egwyddorion ffisegol cwantwm ac mae'n dangos potensial mawr wrth wella diogelwch cyfathrebu. Mae'r dechnoleg hon yn trosglwyddo allweddi amgryptio trwy ddefnyddio cyflyrau cwantwm ffotonau neu ronynnau eraill. Gan na ellir atgynhyrchu na mesur y cyflyrau cwantwm hyn heb newid eu cyflyrau, mae'n cynyddu'r anhawster i bartïon maleisus ryng-gipio cynnwys y cyfathrebu rhwng y ddwy ochr heb gael eu canfod. Oherwydd yr anhawster wrth baratoi ffynonellau ffoton sengl gwirioneddol (SPS), mae'r rhan fwyaf o'r systemau dosbarthu allweddi cwantwm (QKD) a ddatblygir ar hyn o bryd yn dibynnu ar wanhau.ffynonellau golausy'n efelychu ffotonau sengl, fel pylsau laser dwyster isel. Gan y gall y pylsau laser hyn gynnwys dim ffotonau neu ffotonau lluosog chwaith, dim ond tua 37% o'r pylsau a ddefnyddir yn y system y gellir eu defnyddio i gynhyrchu allweddi diogelwch. Yn ddiweddar, mae ymchwilwyr Tsieineaidd wedi llwyddo i oresgyn cyfyngiadau'r system dosbarthu Allweddi cwantwm (QKD) a gynigiwyd yn flaenorol. Maent wedi defnyddio ffynonellau ffoton sengl dilys (SPS, hynny yw, systemau sy'n gallu allyrru ffotonau unigol ar alw).

Prif nod yr ymchwilwyr yw adeiladu system ffisegol sy'n gallu allyrru ffotonau sengl disgleirdeb uchel ar alw, a thrwy hynny oresgyn y cyfyngiadau sylfaenol a wynebir gan y ffynonellau golau gwan a ddefnyddiwyd yn y gorffennol i adeiladu systemau dosbarthu allweddi cwantwm (QKD). Eu gobaith yw y gall y system hon wella dibynadwyedd a pherfformiad technoleg dosbarthu allweddi cwantwm (QKD), a thrwy hynny osod y sylfaen ar gyfer ei defnyddio yn y dyfodol mewn amgylcheddau byd go iawn. Ar hyn o bryd, mae'r arbrawf wedi cyflawni canlyniadau addawol iawn oherwydd canfuwyd bod gan eu SPS effeithlonrwydd eithriadol o uchel a chynyddu'n sylweddol y gyfradd y mae'rSystem QKDyn cynhyrchu allweddi diogelwch. At ei gilydd, mae'r canfyddiadau hyn yn tynnu sylw at botensial systemau QKD sy'n seiliedig ar SPS, gan nodi y gall eu perfformiad ragori'n sylweddol ar berfformiad systemau QKD sy'n seiliedig ar WCP. “Rydym wedi dangos am y tro cyntaf fod perfformiad QKD yn seiliedig ar SPS yn fwy na therfyn cyfradd sylfaenol WCP,” meddai'r ymchwilwyr. Yn y prawf QKD maes o'r sianel drefol gofod rhydd gyda cholled o 14.6(1.1) dB, cyflawnom gyfradd allwedd ddiogel (SKR) o 1.08 × 10−3 bit fesul pwls, a oedd 79% yn uwch na therfyn gwirioneddol y system QKD yn seiliedig ar olau gwan cydlynol. Fodd bynnag, ar hyn o bryd, mae'r golled sianel uchaf o'r system SPS-QKD yn dal yn is na cholled y system WCP-QKD. Nid oedd y golled sianel is a welwyd gan yr ymchwilwyr yn eu system dosbarthu allweddi cwantwm (QKD) yn deillio o'r system ei hun, ond fe'i priodolwyd i'r effaith aml-ffoton gweddilliol yn y protocol di-ddewis yr oeddent yn ei redeg. Fel rhan o ymchwil yn y dyfodol, maent yn gobeithio gwella goddefgarwch colled y system trwy optimeiddio perfformiad y ffynhonnell un ffoton (SPS) ymhellach ar haen waelod y system neu gyflwyno cyflyrau abwyd i'r system. Credir y bydd cynnydd technolegol parhaus yn hyrwyddo datblygiad dosbarthiad allweddi cwantwm (QKD) yn raddol tuag at gymwysiadau ymarferol a chyffredinol.