ระบบเข้ารหัสคีย์สาธารณะสมัยใหม่อาจมีความเสี่ยงต่อข้อบกพร่องด้านความปลอดภัยจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ทรงพลัง ระบบการเข้ารหัสควอนตัมได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในฐานะโซลูชันที่มีศักยภาพ
ระบบเข้ารหัสควอนตัมใช้คีย์ควอนตัมที่รับประกันความปลอดภัยตาม ฟิสิกส์ควอนตัม มากกว่าความซับซ้อนในการคำนวณ ดังนั้นพวกเขาจึงเชื่อว่ามีความปลอดภัยมากขึ้น
เทคนิคที่จำเป็นสำหรับการนำระบบเข้ารหัสควอนตัมไปใช้คือการแจกจ่ายคีย์ควอนตัม (QKD) เพื่อการค้า QKD จะต้องแก้ไขปัญหาทางเทคโนโลยีที่สำคัญสองประการ ระยะหนึ่งคือระยะการสื่อสาร และอีกระยะหนึ่งคือการขยายจากการสื่อสารแบบตัวต่อตัว (1:1) เป็นการสื่อสารเครือข่ายแบบตัวต่อตัว (1:N) หรือแบบกลุ่มต่อกลุ่ม (N: N)
ทีมวิจัยที่ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (KIST, ผู้กำกับ Seok-jin Yoon) ประสบความสำเร็จในการแสดงเครือข่าย TF QKD ที่ใช้งานได้จริง นี่เป็นการสาธิตการทดลองครั้งที่สองของเครือข่าย TF QKD ในโลกหลังจากมหาวิทยาลัยโตรอนโตในแคนาดา
เครดิต
สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี
ทีมวิจัยได้เสนอโครงสร้างเครือข่าย TF QKD ใหม่ที่ปรับขนาดได้เป็นเครือข่ายแบบสองต่อหลาย (2:N) โดยอิงจากการมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งขั้ว เวลา และความยาวคลื่น สถาปัตยกรรมของทีมวิจัยนั้นแตกต่างจากการสาธิตครั้งแรกของมหาวิทยาลัยโตรอนโตโดยอิงจากโครงสร้างเครือข่ายแบบวงแหวน สัญญาณควอนตัมในโครงสร้างวงแหวนต้องผ่านผู้ใช้ทุกคนที่เชื่อมต่อกับวงแหวน อย่างไรก็ตาม โครงสร้างดาวมีเพียงมันผ่านจุดศูนย์กลาง ทำให้สามารถใช้ระบบ QKD ที่ใช้งานได้จริงมากขึ้น
ทีมใช้โครงสร้างแบบพลักแอนด์เพลย์ (PnP) กับระบบ TF QKD นี้ ต่างจากระบบ TF QKD ทั่วไปซึ่งใช้ระบบควบคุมหลายระบบเพื่อรักษาสัญญาณควอนตัมสองตัวที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดแสงที่แตกต่างกันของผู้ใช้สองคนที่แยกไม่ออกจากกัน สถาปัตยกรรม PnP TF QKD ใหม่นี้ต้องการให้บุคคลที่สามระดับกลางสร้างและส่งสัญญาณเริ่มต้นไปยังผู้ใช้ทั้งสอง โดยใช้แหล่งกำเนิดแสงเดียว และสัญญาณกลับไปยังบุคคลที่สามโดยการเดินทางไปกลับ
ด้วยเหตุนี้ ผู้ใช้จึงมีความยาวคลื่นเท่ากัน และเอฟเฟกต์การหักเหของแสงของช่องสัญญาณจะชดเชยการเบี่ยงเบนของโพลาไรซ์โดยอัตโนมัติ นอกจากนี้ เนื่องจากสัญญาณทั้งสองเดินตามเส้นทางเดียวกันแต่ในทิศทางที่ต่างกัน การกำหนดเวลาการมาถึงของสัญญาณทั้งสองจึงเหมือนกันเสมอกัน สถาปัตยกรรมที่พัฒนาโดยทีมวิจัยจึงสามารถดำเนินการได้โดยใช้ตัวควบคุมเฟสเพียงอย่างเดียว นักวิจัยได้ทำการสาธิตการทดลองเครือข่าย TF QKD ตามสถาปัตยกรรม
Sang-Wook Han หัวหน้าศูนย์ข้อมูลควอนตัม กล่าวว่า, "เป็นผลสัมฤทธิ์ทางการวิจัยที่สำคัญซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการแก้ปัญหาอุปสรรคหลักสองประการต่อการค้าขายของ QKD และเราได้รับเทคโนโลยีหลักที่นำไปสู่การวิจัยที่เกี่ยวข้อง"
การอ้างอิงวารสาร:
- Park, CH, Woo, MK, Park, BK และคณะ การกำหนดค่าเครือข่ายการกระจายคีย์ควอนตัมแบบสองฟิลด์ 2×N ขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชัน ความยาวคลื่น และมัลติเพล็กซ์แบบแบ่งเวลา npj ควอนตัม Inf 8, 48 (2022). ดอย: 10.1038/s41534-022-00558-8
