โลกได้ก้าวข้ามขีดจำกัดของกุญแจควอนตัมเป็นครั้งแรกแล้ว

โลกได้ก้าวข้ามขีดจำกัดของกุญแจควอนตัมเป็นครั้งแรก อัตราการสร้างกุญแจจากแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่แท้จริงพุ่งสูงขึ้นถึง 79%

การแจกจ่ายกุญแจควอนตัมการเข้ารหัสแบบควอนตัม (QKD) เป็นเทคโนโลยีการเข้ารหัสที่ใช้หลักการทางฟิสิกส์ควอนตัมและมีศักยภาพสูงในการเพิ่มความปลอดภัยในการสื่อสาร เทคโนโลยีนี้ส่งกุญแจเข้ารหัสโดยใช้สถานะควอนตัมของโฟตอนหรืออนุภาคอื่นๆ เนื่องจากสถานะควอนตัมเหล่านี้ไม่สามารถจำลองหรือวัดได้โดยไม่เปลี่ยนแปลงสถานะ จึงทำให้ผู้ไม่ประสงค์ดีดักฟังเนื้อหาการสื่อสารระหว่างสองฝ่ายโดยไม่ถูกตรวจจับได้ยากขึ้นอย่างมาก เนื่องจากความยากลำบากในการเตรียมแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยว (SPS) ที่แท้จริง ระบบการกระจายกุญแจควอนตัม (QKD) ส่วนใหญ่ที่พัฒนาขึ้นในปัจจุบันจึงอาศัยแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่มีการลดทอนแหล่งกำเนิดแสงที่จำลองโฟตอนเดี่ยว เช่น พัลส์เลเซอร์ความเข้มต่ำ เนื่องจากพัลส์เลเซอร์เหล่านี้อาจไม่มีโฟตอนเลย หรืออาจมีโฟตอนหลายตัว ทำให้มีเพียงประมาณ 37% ของพัลส์ที่ใช้ในระบบเท่านั้นที่สามารถนำมาใช้สร้างกุญแจรักษาความปลอดภัยได้ นักวิจัยชาวจีนประสบความสำเร็จในการเอาชนะข้อจำกัดของระบบการกระจายกุญแจควอนตัม (QKD) ที่เสนอไว้ก่อนหน้านี้ พวกเขาได้ใช้แหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยวที่แท้จริง (SPS ซึ่งก็คือระบบที่สามารถปล่อยโฟตอนแต่ละตัวได้ตามต้องการ)

เป้าหมายหลักของนักวิจัยคือการสร้างระบบทางกายภาพที่สามารถปล่อยโฟตอนเดี่ยวที่มีความสว่างสูงได้ตามต้องการ ซึ่งจะช่วยเอาชนะข้อจำกัดพื้นฐานของแหล่งกำเนิดแสงที่อ่อนลงซึ่งใช้ในการสร้างระบบการกระจายกุญแจควอนตัม (QKD) ในอดีต พวกเขาหวังว่าระบบนี้จะช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือและประสิทธิภาพของเทคโนโลยีการกระจายกุญแจควอนตัม (QKD) และเป็นการวางรากฐานสำหรับการใช้งานในสภาพแวดล้อมจริงในอนาคต ปัจจุบัน การทดลองได้ผลลัพธ์ที่น่าพอใจมาก เนื่องจากพบว่า SPS ของพวกเขามีประสิทธิภาพสูงมากและเพิ่มอัตราการปล่อยโฟตอนเดี่ยวได้อย่างมีนัยสำคัญระบบ QKDสร้างคีย์ความปลอดภัย โดยรวมแล้ว ผลการค้นพบเหล่านี้เน้นย้ำถึงศักยภาพของระบบ QKD ที่ใช้ SPS ซึ่งบ่งชี้ว่าประสิทธิภาพของระบบเหล่านี้สามารถเหนือกว่าระบบ QKD ที่ใช้ WCP อย่างมีนัยสำคัญ “เราได้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่าประสิทธิภาพของ QKD ที่ใช้ SPS นั้นเกินขีดจำกัดอัตราพื้นฐานของ WCP” นักวิจัยกล่าว ในการทดสอบ QKD ภาคสนามของช่องสัญญาณในเมืองแบบอิสระที่มีการสูญเสีย 14.6(1.1) dB เราได้อัตราการสร้างคีย์ที่ปลอดภัย (SKR) ที่ 1.08 × 10−3 บิตต่อพัลส์ ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดจริงของระบบ QKD ที่ใช้แสงโคherent อ่อนถึง 79% อย่างไรก็ตาม ในปัจจุบัน การสูญเสียช่องสัญญาณสูงสุดของระบบ SPS-QKD ยังคงต่ำกว่าระบบ WCP-QKD การสูญเสียช่องสัญญาณที่ต่ำกว่าที่นักวิจัยสังเกตเห็นในระบบการกระจายคีย์ควอนตัม (QKD) ของพวกเขานั้นไม่ได้เกิดจากตัวระบบเอง แต่เกิดจากผลกระทบของโฟตอนหลายตัวที่เหลืออยู่ในโปรโตคอลแบบไม่มีตัวล่อที่พวกเขากำลังใช้งานอยู่ ในส่วนของการวิจัยในอนาคต พวกเขาหวังที่จะเพิ่มความทนทานต่อการสูญเสียของระบบโดยการปรับปรุงประสิทธิภาพของแหล่งกำเนิดโฟตอนเดี่ยว (SPS) ที่ชั้นล่างสุดของระบบให้ดียิ่งขึ้น หรือการนำสถานะล่อ (bait states) เข้ามาในระบบ เชื่อกันว่าความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่องจะค่อยๆ ส่งเสริมการพัฒนาการกระจายกุญแจควอนตัม (QKD) ไปสู่การใช้งานจริงและในวงกว้าง