Des chercheurs créent une technologie clé pour la commercialisation de la cryptographie quantique

Le KIST développe une technologie clé pour la commercialisation de la cryptographie quantique

Structure du réseau 2:N TF QKD. Crédit : Institut coréen des sciences et de la technologie

Dans les cryptosystèmes modernes, les utilisateurs génèrent des clés publiques et privées qui garantissent la sécurité basée sur la complexité de calcul et les utilisent pour chiffrer et déchiffrer les informations. Récemment, cependant, les cryptosystèmes modernes à clé publique ont été confrontés à des failles de sécurité potentielles contre les ordinateurs quantiques dotés d’une grande puissance de calcul. En tant que solution, les cryptosystèmes quantiques ont été très remarqués. Ils utilisent des clés quantiques qui garantissent une sécurité basée sur la physique quantique plutôt que sur la complexité informatique ; ainsi, ils sont sécurisés même contre les ordinateurs quantiques. Par conséquent, les cryptosystèmes quantiques devraient remplacer les cryptosystèmes modernes.

La distribution quantique de clés (QKD) est la technologie la plus importante pour réaliser des cryptosystèmes quantiques. Deux principaux problèmes techniques doivent être résolus pour commercialiser QKD. L’une est la distance de communication, et l’autre est l’expansion d’une communication un à un (1:1) à une communication réseau un à plusieurs (1:N) ou plusieurs à plusieurs (N:N).

Le QKD à double champ (TF), annoncé en 2018, est un protocole longue distance, qui peut augmenter considérablement la distance de communication des systèmes QKD. Dans TF QKD, deux utilisateurs peuvent distribuer une clé en transmettant des signaux quantiques à un tiers intermédiaire destiné à la mesure. Compte tenu de la perte de canal inévitable, cette architecture permet aux utilisateurs d’augmenter la distance de communication. Cependant, malgré son caractère innovant, il n’a été démontré expérimentalement que par quelques groupes leaders mondiaux de QKD en raison de la difficulté importante de mise en œuvre du système, et la recherche sur le réseau TF QKD est encore insuffisante.

L’Institut coréen des sciences et technologies (KIST, directeur Seok-jin Yoon) a annoncé que son équipe de recherche, le Center for Quantum Information, dirigée par le directeur Sang-Wook Han, a réussi une démonstration expérimentale d’un réseau pratique TF QKD. Il s’agit de la deuxième démonstration expérimentale du réseau TF QKD dans le monde après l’Université de Toronto au Canada.

Dans leur étude publiée dans npj Informations quantiques, l’équipe de recherche a proposé une nouvelle structure de réseau TF QKD évolutive vers un réseau deux à plusieurs (2:N) basé sur le multiplexage par polarisation, temps et longueur d’onde. Contrairement à la première démonstration de l’Université de Toronto basée sur une structure de réseau en anneau, l’architecture de l’équipe de recherche est basée sur un réseau en étoile. Le signal quantique dans une structure en anneau doit passer par chaque utilisateur connecté à l’anneau, cependant, la structure en étoile ne le fait passer que par le centre, ce qui permet de mettre en œuvre un système QKD plus pratique.

Le KIST développe une technologie clé pour la commercialisation de la cryptographie quantique

Diagramme d’expérience. Crédit : Institut coréen des sciences et de la technologie

En outre, pour surmonter les principaux obstacles à la mise en œuvre du développement du système TF QKD, l’équipe a appliqué une structure plug-and-play (PnP). Un système TF QKD conventionnel nécessite de nombreux systèmes de contrôle, tels que des contrôleurs de synchronisation, de longueur d’onde, de phase et de polarisation, pour maintenir l’indiscernabilité de deux signaux quantiques émis par les sources lumineuses différentes de deux utilisateurs. Alors que dans l’architecture PnP TF QKD développée par l’équipe de recherche du KIST, le tiers intermédiaire génère et transmet les signaux initiaux aux deux utilisateurs à l’aide d’une seule source lumineuse, et les signaux reviennent au tiers en effectuant un aller-retour. Par conséquent, la dérive de polarisation due à l’effet de biréfringence du canal est automatiquement compensée, et les utilisateurs ont fondamentalement la même longueur d’onde. De plus, du fait que les deux signaux parcourent le même trajet dans des sens opposés, les instants d’arrivée des signaux sont naturellement identiques. Par conséquent, seul un contrôleur de phase est nécessaire pour mettre en œuvre l’architecture de l’équipe de recherche. Sur la base de l’architecture, l’équipe a mené avec succès une démonstration expérimentale d’un réseau TF QKD.

« Il s’agit d’une réalisation de recherche importante montrant la possibilité de résoudre les deux principaux obstacles à la commercialisation du QKD, et nous avons acquis une technologie clé menant la recherche correspondante », a déclaré Sang-Wook Han, le chef du Center for Quantum Information.


Communication sécurisée avec des particules de lumière qui évite la dépendance à la polarisation


Plus d’information:
Chang Hoon Park et al, configuration du réseau de distribution de clés quantiques à double champ 2 × N basée sur la polarisation, la longueur d’onde et le multiplexage temporel, npj Informations quantiques (2022). DOI : 10.1038/s41534-022-00558-8

Fourni par le Conseil national de recherches sur la science et la technologie

Citation: Des chercheurs créent une technologie clé pour la commercialisation de la cryptographie quantique (2022, 22 juillet) récupéré le 22 juillet 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-07-key-technology-quantum-cryptography-commercialization.html

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