โลกได้ทะลุขีดจำกัดคีย์ควอนตัมเป็นครั้งแรก

โลกได้ก้าวข้ามขีดจำกัดคีย์ควอนตัมเป็นครั้งแรก อัตราคีย์ของแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่แท้จริงพุ่งสูงขึ้นถึง 79%

การกระจายคีย์ควอนตัม(QKD) เป็นเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่อิงหลักการควอนตัมฟิสิกส์และมีศักยภาพสูงในการยกระดับความปลอดภัยในการสื่อสาร เทคโนโลยีนี้ถ่ายทอดคีย์การเข้ารหัสโดยใช้สถานะควอนตัมของโฟตอนหรืออนุภาคอื่นๆ เนื่องจากสถานะควอนตัมเหล่านี้ไม่สามารถจำลองหรือวัดได้โดยไม่เปลี่ยนสถานะ จึงเพิ่มความยากลำบากอย่างมากสำหรับฝ่ายที่ไม่ประสงค์ดีในการดักจับเนื้อหาการสื่อสารระหว่างทั้งสองฝ่ายโดยไม่ถูกตรวจจับ เนื่องจากความยากลำบากในการเตรียมแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่แท้จริง (SPS) ระบบกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ส่วนใหญ่ที่พัฒนาในปัจจุบันจึงอาศัยแหล่งที่ลดทอนสัญญาณแหล่งกำเนิดแสงที่จำลองโฟตอนเดี่ยว เช่น พัลส์เลเซอร์ความเข้มต่ำ เนื่องจากพัลส์เลเซอร์เหล่านี้อาจไม่มีโฟตอนหรือมีโฟตอนหลายตัว จึงสามารถใช้พัลส์ที่ใช้ในระบบเพียงประมาณ 37% เพื่อสร้างกุญแจความปลอดภัยได้ นักวิจัยชาวจีนประสบความสำเร็จในการเอาชนะข้อจำกัดของระบบการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ที่เคยเสนอไว้ก่อนหน้านี้ โดยได้ใช้แหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่แท้จริง (SPS หรือระบบที่สามารถปล่อยโฟตอนเดี่ยวได้ตามความต้องการ)

เป้าหมายหลักของนักวิจัยคือการสร้างระบบทางกายภาพที่สามารถปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่มีความสว่างสูงได้ตามต้องการ ซึ่งจะช่วยเอาชนะข้อจำกัดพื้นฐานที่แหล่งกำเนิดแสงที่อ่อนลงซึ่งเคยใช้ในการสร้างระบบกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) เผชิญอยู่ในอดีต พวกเขาหวังว่าระบบนี้จะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ซึ่งจะเป็นการวางรากฐานสำหรับการใช้งานในอนาคตในสภาพแวดล้อมจริง ปัจจุบัน การทดลองนี้ให้ผลลัพธ์ที่น่าพึงพอใจอย่างมาก เนื่องจากพบว่า SPS มีประสิทธิภาพสูงมากและเพิ่มอัตราการกระจายได้อย่างมีนัยสำคัญระบบ QKDสร้างคีย์ความปลอดภัย โดยรวมแล้ว ผลการวิจัยเหล่านี้เน้นย้ำถึงศักยภาพของระบบ QKD ที่ใช้ SPS ซึ่งบ่งชี้ว่าประสิทธิภาพของระบบเหล่านี้สามารถเหนือกว่าระบบ QKD ที่ใช้ WCP ได้อย่างมีนัยสำคัญ “เราได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าประสิทธิภาพของ QKD ที่ใช้ SPS เกินขีดจำกัดอัตราพื้นฐานของ WCP” นักวิจัยกล่าว ในการทดสอบ QKD ภาคสนามของช่องสัญญาณในเมืองที่มีพื้นที่ว่าง โดยมีการสูญเสีย 14.6(1.1) เดซิเบล เราได้อัตราคีย์ที่ปลอดภัย (SKR) ที่ 1.08 × 10−3 บิตต่อพัลส์ ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดจริงของระบบ QKD ที่อิงจากแสงที่มีความสอดคล้องกันต่ำถึง 79% อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน การสูญเสียช่องสัญญาณสูงสุดของระบบ SPS-QKD ยังคงต่ำกว่าของระบบ WCP-QKD การสูญเสียช่องสัญญาณที่ต่ำกว่าที่นักวิจัยสังเกตเห็นในระบบการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ไม่ได้เกิดจากตัวระบบเอง แต่เกิดจากปรากฏการณ์มัลติโฟตอนที่เหลืออยู่ในโปรโตคอลแบบไม่มีตัวล่อที่พวกเขากำลังใช้งานอยู่ ในส่วนหนึ่งของการวิจัยในอนาคต พวกเขาหวังที่จะปรับปรุงความทนทานต่อการสูญเสียของระบบโดยการปรับปรุงประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยว (SPS) ที่ชั้นล่างสุดของระบบให้เหมาะสมยิ่งขึ้น หรือการนำสถานะเหยื่อเข้าไปในระบบ เชื่อกันว่าความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องจะค่อยๆ ส่งเสริมการพัฒนาการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ไปสู่การใช้งานจริงและการใช้งานทั่วไป