激光网3月14日消息，美国能源部橡树岭国家实验室的研究人员已经证明，先进的基于量子的网络安全可以在部署的光纤链路中实现。
他们的研究结果发布在 CLEO 2023 上，验证了 ORNL 科学家在 2015 年进行的早期原理验证实验室实验。
该团队使用真正的本地振荡器传输量子信号以分发量子密钥 - 一种共享密钥的安全方法。本振抑制了同一光纤网络中传输的其他数据散射的噪声的影响，并且该工作证明了量子和常规数据信号之间的共存。
信号通过ORNL的光纤网络传播，这些光纤网络以连续变量编码，这些变量在振幅和相位上描述了光粒子或光子的特性。使用光子的连续变量进行编码，可以进行几乎无限数量的随机性分配设置，这些设置可用于网络安全，并实现与现有经典通信系统的兼容性。
ORNL团队的实验不仅在信息安全方面开辟了新天地，而且利用了现有的光纤基础设施，这将使更便宜、更容易的采用成为可能。
该实验解决了实施量子密钥分发的主要障碍，同时增强了安全性，ORNL量子信息科学部门负责人兼该研究的首席研究员Nicholas Peters说。
“量子密钥分发是一种加密协议，两方可以生成只有他们自己知道的安全密钥，”彼得斯说。“在这个实验中，这是通过使用激光在两点之间产生微弱的光脉冲来完成的，通常被称为爱丽丝和鲍勃。
当接收方测量脉冲时，测量可以揭示窃听者是否拦截并破坏了消息。在过去没有真正本振的实验中，该光脉冲与本振一起传输。以前的方法可能造成漏洞，这些漏洞在安全基本概念定义的当前最佳实践中没有得到解决。新方法依赖于发射点和接收点的独立激光器产生的光信号。
“基本上，我们正在研究干扰，”该研究的主要作者、ORNL量子研究科学家布莱恩·威廉姆斯说。“这就像把一块石头扔进湖里，然后产生涟漪。这类似于我们正在观察的光子的波状性质。如果将两块石头扔进去，它们会在水中产生奇怪的图案。我们正在对量子信号进行类似的基于干扰的测量，但只有与激光匹配的部分才会被检测到。这需要非常窄的能量分辨率。
过多的噪音会侵蚀可分发的密钥的速率。噪音过大，为了保护机密性，可能会消耗一小部分潜在密钥。
“目标是获得最佳的信噪比，”威廉姆斯说。“通过使用窄能量激光器作为本地振荡器，它可以作为背景噪声的滤波器并提高信噪比。”
未来的工作将集中在更广泛的网络场景下再现实验结果。
