Världen är ett steg närmare säkra konferenssamtal, tack vare ett samarbete mellan Quantum Communications Hub-forskare och deras tyska kollegor, möjliggör en kvantsäker konversation mellan fyra parter samtidigt.

Demonstrationen, ledd av Hub-forskare baserade vid Heriot-Watt University och publicerad i Vetenskapliga framsteg , är ett framsteg i tid, med tanke på det globala beroende av samarbete på distans, inklusive konferenssamtal, sedan starten av C19-pandemin.

Det har förekommit rapporter om betydande eskalering av cyberattacker på populära telekonferensplattformar under det senaste året. Detta framsteg i kvantskyddad kommunikation kan leda till konferenssamtal med inneboende ohackbara säkerhetsåtgärder, underbyggd av kvantfysikens principer.

Senior författare, Professor Alessandro Fedrizzi, som ledde laget på Heriot-Watt, sa:"Vi har länge känt till den där kvantförvecklingen, som Albert Einstein kallade "spöklik action på avstånd" kan användas för att distribuera säkra nycklar. Vårt arbete är det första exemplet där detta uppnåddes via "spöklik action" mellan flera användare samtidigt - något som ett framtida kvantinternet kommer att kunna utnyttja."

Säker kommunikation är beroende av delning av kryptografiska nycklar. De nycklar som används i de flesta system är relativt korta och kan därför äventyras av hackare, och nyckeldistributionsproceduren är under ökande hot från kvantdatorer som snabbt utvecklas. Dessa växande hot mot datasäkerheten kräver nya, säkra metoder för nyckeldistribution.

En mogen kvantteknologi som kallas Quantum Key Distribution (QKD), utplacerade i denna demonstration i ett nätverksscenario för första gången, utnyttjar kvantfysikens egenskaper för att underlätta garanterad säker distribution av kryptografiska nycklar.

QKD har använts för att säkra kommunikation i över tre decennier, underlätta kommunikation på över 400 km över markbunden optisk fiber och nyligen även genom rymden, dock, avgörande, dessa meddelanden har bara någonsin skett uteslutande mellan två parter, begränsar den praktiska tekniken som används för att underlätta säkra samtal mellan flera användare.

Systemet som demonstreras av teamet här använder en nyckelegenskap i kvantfysiken, förveckling, som är kvantfysikens egenskap som ger korrelationer – starkare än någon annan som vi är bekanta med i vardagen – mellan två eller flera kvantsystem, även när dessa separeras med stora avstånd.

Genom att utnyttja flerpartssammanveckling, teamet kunde dela nycklar samtidigt mellan de fyra parterna, genom en process som kallas "Quantum Conference Key Agreement", övervinna begränsningarna hos traditionella QKD-system för att dela nycklar mellan bara två användare, och gör det möjligt för det första kvantkonferenssamtalet att inträffa med en bild av en Cheshire-katt som delas mellan de fyra parterna, åtskilda av upp till 50 km optisk fiber.

Entanglement-baserade kvantnätverk är bara en del av ett stort program av arbete som Quantum Communications Hub åtar sig för att leverera framtida kvantsäkra nätverk.

Tekniken som visas här har potential att drastiskt minska resurskostnaderna för konferenssamtal i kvantnätverk jämfört med vanliga tvåparts QKD-metoder. Det är ett av de första exemplen på de förväntade fördelarna med ett framtida kvantinternet, som förväntas tillhandahålla intrassling till ett system av globalt distribuerade noder.