Ingenjörer från QuTech (ett samarbete mellan TU Delft och TNO) kan tillhandahålla outnyttjad kommunikation som är kostnadsskalande för många användare genom att använda mätutrustningsoberoende (MDI) kvantnyckeldistribution (QKD). En anmärkningsvärd sidofunktion är att, med tillstånd av Cisco, konventionella internetoperaler parallellt, på samma optiska fiber från den nederländska telekomleverantören KPN. MDI-QKD är ett viktigt steg mot ett tillgängligt kvantinternet.

För närvarande är säker kommunikation baserad på det faktum att brytning av kryptografi är långsam med konventionella datorer. Detta inkluderar kommunikation mellan datacenter, mellanstatlig kommunikation, eller kritisk infrastruktur som bank, energi och flygplatser. Vissa kommunikationslinjer kräver sekretess enligt lag eller av användaren. Alla angripare kan spela in dessa meddelanden och sedan dekryptera dem senare. Tyvärr, datorer blir snabbare, ännu mer med den stundande introduktionen av kvantdatorer.

Ultimat försvar mot avlyssning

Joshua Slater, teamledare för MDI-QKD-projektet:"Viktiga konventionella kryptografiska metoder förlitar sig på, till exempel, en offentlig och en privat nyckel. Dessa två nycklar är i huvudsak två stora tal som hör ihop. Deras säkerhet bygger på det faktum att den privata nyckeln är svår och långsam att beräkna med kunskap om endast den offentliga nyckeln. Tyvärr, med introduktionen av mycket kraftfulla datorer (t.ex. kvantdatorer), att beräkna den privata nyckeln blir trivialt enkelt och då kan kryptering bli osäker. "

En lösning för avlyssning - nu och i framtiden - är användningen av kvantnyckeldistribution (QKD). I kvantkommunikation, avlyssning av ett meddelande stör överföringen av kvantnyckeln. Slater:"Om kvantsignalerna störs, användarna vet att de inte ska använda den genererade nyckeln för sin säkra kommunikationslinje. När kvantnyckeln väl har delats med den avsedda mottagaren, resten av den säkra kommunikationen gynnas av "framåt sekretess":försäkran om att nyckelfördelningen inte kan knäckas nu eller i framtiden. "

"Tyvärr, nuvarande kommersiellt tillgängliga QKD -system är svåra att skala i ett nätverk, "Slater förklarade." För att lösa alla dessa problem, vi har byggt ett QI-system för oberoende mätningsenheter (MDI), där flera användare kan anslutas via en central nod som fungerar som en typisk telefonväxelkortsoperatör. Viktigt, den centrala noden behöver inte lita på. Hela systemet är utformat så att hackningsattacker mot den centrala noden inte kan bryta protokollets säkerhet. "

Skalbara kvantnätverk

Slater:"En stor fördel med vårt system jämfört med andra QKD-system är dess skalning för många användare. Vår MDI-QKD kan användas i ett fysiskt nätverk av stjärntyp. Forskare på QuTech har redan tidigare genomfört den första bevis-på-princip-demonstrationen av MDI-QKD, den första demonstrationen över utplacerade fibrer, och den första demonstrationen med kostnadseffektiva, hårdvara. "

"En betydande prestation som vi visar här för första gången, är att våra kvantsignaler överförs över samma fiber som konventionell internettrafik, "sa Slater." Med hjälp av standardutrustning som Cisco levererade och konfigurerade med oss, vi etablerade två multiplexerade internetnät mellan platserna över samma optiska fibrer. Förekomsten av dessa två nätverk påverkar inte vårt kvantsystems prestanda. Väsentligen, vi har visat hur våra system kan samexistera, parallellt"

"Detta är en viktig utveckling för att garantera säkerheten för internettrafik i framtiden, "sa Babak Fouladi, Chief Digital and Technology Officer och medlem i direktionen på KPN. "Jag är glad att vi kan bidra till att göra denna insikt praktisk med hjälp av Nederländernas nätverk. Lösningar som MDI-QKD ska inte bara skydda användare idag, men också göra kommunikationen så framtidssäker som möjligt. "

Demonstration i Delft – Rijswijk – Haag

Det nuvarande systemet består av tre vanliga telekomställ, var och en i en annan stad i Nederländerna. Den första "användaren" som är ansluten till demo-installationen är kodnamnet Alice och är bosatt i Delft. Den andra användaren, kallade Bob, sitter i en KPN -byggnad i Haag. Den centrala noden, Charlie, ligger mitt emellan. Varje användare är ansluten till mittnoden med en optisk standardfiber. Vidare, användarna och den centrala noden kan kommunicera över normalt internet, antingen direkt via (samma) optiska fiber, eller indirekt via någon internetuppkoppling.

Till sist, MDI-QKD-distributionen utgör ett viktigt steg mot ett framtida kvantinternet. Nätverket är utformat för att kunna uppgraderas i framtiden:användare som Alice och Bob kan uppgradera sin funktionalitet (med t.ex. kvantprocessorer, kvantupprepare, kvantsammanflätning, kvantminne, kvantdatorer, vad som helst), medan den centrala noden och resten av nätverket förblir desamma. Nätverket är framtidssäkert och redo att uppgraderas för kvantframtid.

"Det här är en stor milstolpe, och en viktig grund för införandet av en nationell infrastruktur för kvantnät i Nederländerna. Det är ett av huvudmålen med Nederländernas nationella Agenda Quantum Technology, som körs av Quantum Delta NL, "sa Jesse Robbers, direktör för Quantum Delta NL — som fick 615 miljoner euro från den nederländska regeringen i april i år.