Uczeni dokonali tego wykorzystując półprzewodnikowe kropki kwantowe emitujące pojedyncze fotony. To bez wątpienia istotny krok na drodze do stworzenia praktycznego, niemal niemożliwego do zhakowania internetu kwantowego. Technologia, o jakiej mówimy, opiera się na zjawiskach mechaniki kwantowej, które od lat fascynują fizyków, ale jednocześnie stanowią ogromne wyzwanie inżynieryjne. W przeciwieństwie do klasycznych metod szyfrowania, bezpieczeństwo komunikacji kwantowej nie wynika z trudności matematycznych, lecz bezpośrednio z praw fizyki.
Czytaj też: Bezpieczeństwo czy nadzór? Państwo chce większego wglądu w ruch internetowy
Oznacza to, iż każda próba przechwycenia danych automatycznie zmienia stan przesyłanych cząstek i może zostać natychmiast wykryta przez system. W teorii daje to możliwość stworzenia komunikacji całkowicie odpornej na podsłuch. Inżynierowie postawili więc na półprzewodnikowe kropki kwantowe, czyli mikroskopijne struktury zdolne do emitowania pojedynczych fotonów na żądanie. To właśnie one pełnią rolę nośników informacji kwantowej. Dotychczas jednym z największych problemów było utrzymanie stabilności takiego sygnału podczas przesyłania go przez światłowody na większe odległości. Nawet niewielkie drgania, zmiany temperatury czy zakłócenia środowiskowe mogły prowadzić do utraty informacji lub błędów transmisji.
Naukowcy zastosowali jednak kodowanie time-bin, a więc metodę zapisywania informacji w czasie przybycia fotonów. Dzięki temu układ okazał się znacznie bardziej odporny na zakłócenia niż wcześniejsze rozwiązania. Wdrożona strategia pozwoliła utrzymać stabilną transmisję przez ponad sześć godzin bez konieczności ręcznej regulacji urządzeń. To właśnie długotrwała stabilność jest jednym z najważniejszych elementów przy projektowaniu przyszłych sieci kwantowych działających poza laboratoriami.
W eksperymencie udało się osiągnąć jeden z najwyższych wskaźników generowania bezpiecznych kluczy szyfrujących dla tego typu technologii. Źródło kwantowe pracowało z częstotliwością około 76 MHz i nawet po przesłaniu sygnału przez ponad 120 kilometrów standardowego światłowodu poziom błędów utrzymywał się poniżej 11 procent. Według badaczy uzyskane parametry są już wystarczające do praktycznych zastosowań, takich jak bezpieczne przesyłanie wiadomości tekstowych czy krytycznych danych infrastrukturalnych.
Czytaj też: Deepfake’i zalewają polski internet. Problemem przestaje być technologia, tylko nasza łatwowierność
Tylko czy powyższy sukcesy mogą obejmować coś więcej niż samą kryptografię? Specjaliści przekonują, że jak najbardziej. Chodzi przede wszystkim o potencjał rozwoju przyszłego internetu kwantowego, który umożliwi ultrabezpieczną komunikację i połączenie komputerów kwantowych w globalną sieć wymieniającą informacje w sposób praktycznie niemożliwy do przechwycenia. Kusząca wizja, choć zapewne z czasem zaczniemy się jej nieco bać – choćby ze względu na ryzyko inwigilacji użytkowników, która już teraz staje się coraz poważniejsza.
Źródło: Light: Science & Applications
