Informationskryptering är en av kärnteknikerna för cyberrymdensäkerhet. Algoritmkrypteringen har en risk för uttömmande attack på grund av algoritmbestämningen. Kvantnyckeldistribution baserad på kvant-no-cloning-principen lovar ovillkorlig säkerhet och har fortfarande utmaningar:nyckelhastigheten begränsas av singelfotondetektorn och distributionskanalen är knappast kompatibel med optisk fiberkommunikationslänk. För en av de klassiska fysiska metoderna, frekvensen av slumpmässig nycklar kaotisk synkronisering metod är huvudsakligen begränsad av tiotals nanosekunders synkronisering återhämtningstid. Att förkorta återställningstiden kan vara ett sätt att distribuera Gbit/s fysiska nyckel.

I en ny tidning publicerad i Ljusvetenskap och tillämpning , ett team av forskare, ledd av professor Anbang Wang från Key Laboratory of Advanced Transducers and Intelligent Control System, Utbildningsministeriet och Shanxi-provinsen, Kina, Högskolan för fysik och optoelektronik, Taiyuan University of Technology, Kina, och kollegor har föreslagit ett nytt nyckelfördelningsschema baserat på synkronisering av mod-skift-nyckelkaos, undvika begränsningarna av laserövergångstid på återhämtningstiden för kaossynkronisering, och därigenom förbättra hastigheten för nyckeldistribution.

Två Fabry-Perot-lasrar med matchade inre parametrar är auktoriserade för de legitima användarna Alice och Bob. De två lasrarna injiceras vanligtvis av en slumpmässig drivkälla som är en superluminescerande diod i experiment och uppnådde kaossynkronisering när injektionsparametrarna matchas. Sedan, slumpmässigt lägesval tillämpas på laser FP _A (FP _B ) och moden vid våglängd λ ₀ eller λ ₁ matas ut slumpmässigt som entropikällan. De kaotiska vågformerna synkroniseras när våglängderna är samma och inte synkroniserade när de är olika. Således, synkroniseringen av mode-shift-nyckelkaos uppnås. En analog-till-digital-omvandlare används för att sampla den kaotiska signalen med en viss samplingshastighet för att registrera de kaotiska vågformerna för modförskjutning, vilka sedan kvantiseras för att generera slumpmässiga bitar genom dubbeltröskelkvantisering. Alice och Bob sållar de identiska bitarna som extraherats under tidsluckor med samma våglängd, det är kaossynkronisering, som delade nycklar.

Synkroniseringskoefficienten når cirka 0,93 när urvalslägena matchas, men minskar till cirka 0,25 när lägena är olika. Som visas som den förstorade bilden av övergångsprocessen från icke-synkronisering till synkronisering, övergångstiden visas till ~ 1ns, som bestäms av stigtiden för de elektriska koderna snarare än laserövergångssvarstiden, så nyckelfördelningen kan förbättras avsevärt.

Sampling av flera punkter under varje nyckelperiod kan öka distributionshastigheten. För att säkerställa säkerheten för de sista nycklarna, antalet nycklar som extraheras från synkroniserat kaos under en period bör vara mindre än 8 vilket bildar en byte. En samplingshastighet på 3,2 Gbit/s används för att sampla modskiftningsnyckeln för kaotiska temporala vågformer och sedan används dubbeltröskelkvantisering för att extrahera slumpmässiga bitar. Resultatet blev styrhastigheten når 0,7503 Gbit/s när BER är 3,8 × 10 ^-3 (HD-FEC-tröskeln med 7 % overhead). De genererade hemliga nycklarna klarar alla de 15 statistiska testerna.

Systemet kan realisera säkerheten på det fysiska lagret av tre skäl:för det första, endast drivljuset som sänds i fiberlänken och är lågkorrelerat till utsignalerna från FP-lasrarna. Andra, det är svårt för en angripare att skaffa en tredje FP-lasrar som har väl matchade inre parametrar med de legitima användarna på grund av tillverkningsfelet. Därför, avlyssnare kan inte fånga upp tillräckligt med information från entropikällan. Tredje, den slumpmässiga och privata mode-shift-nyckeln ger ett extra fysiskt lager av säkerhet. Därför, säkerheten för detta system kan säkerställas.