Квантовая криптография на основе распределения ключей использует основы квантовой физики, обойти которые нельзя. Но квантовые состояния в виде передаваемых данных настолько чувствительны ко всему на свете, что для передачи ключей необходимы свои собственные оптические каналы. Большую часть времени такие каналы простаивают, но их прокладка и обслуживание требуют затрат. Российские учёные выяснили, как этих расходов можно избежать.
Как сообщает портал N + 1 со ссылкой на российскую компанию QRate, исследователи успешно провели эксперимент по передаче по одному общему оптоволокну квантового сигнала (состояния) и обычного. Трудность здесь в том, что обычный сигнал — это мощное мультиспектральное излучение, а квантовый — это одиночные фотоны, в квантовых состояниях которых зашифрован ключ. Разделение по длинам волн в данном случае ненадёжный помощник, поскольку в оптическом канале возникает эффект комбинационного рассеяния и часть фотонов из потока данных переходит в частотный диапазон ключа (одиночных фотонов).
Снизить помехи и помочь отделить «зёрна от плевел» можно значительно сузив окно приёма одиночных фотонов, а также использовав диапазон для передачи одиночных фотонов, в котором вклад комбинационного рассеяния оказывается меньше всего. Для эксперимента и выбранных для него оптоволоконных линий — это 1310 нм. Важным в этом опыте стало то, что для его проведения использовалось коммерческое оборудование, что обещает быстро привнести разработку в жизнь.
Для передачи обычного сигнала использовалось оборудование компании T8, а для квантового — собственное оборудование QRate. Опыты показали, что данные и ключи можно успешно передавать по общему каналу без развёртывания выделенной линии для квантовых ключей. Скорость генерации ключей при этом составила 27,1 Кбит/с для 25 км линии на волокне с низкими потерями (7,3 Кбит/с для 50 км) и 0,7 Кбит/с для 50 км стандартного волокна. Передача данных во всех случаях проводилась по двум каналам со скоростью 600 Гбит/с на одну несущую.
Данные и закрытые ключи, сгенерированные с помощью квантовых технологий, можно передавать по одним линиям на существующем оборудовании и без лишних затрат на создание выделенных линий для ключей. Скорость генерации при этом снижается, но это может быть не критично для сравнительно небольших расстояний. В то же время техника совершенствуется, и со временем все эти потери можно будет компенсировать.
