Ett nytt kommunikationssystem har utvecklats för att utbyta symmetriska nycklar mellan parter för att kryptera meddelanden så att de inte kan läsas av tredje part. I samarbete med Deutsche Telekom lyckades forskare under ledning av fysikprofessor Thomas Walther driva ett kvantnätverk som är skalbart sett till antalet användare och samtidigt robust utan behov av betrodda noder. I framtiden skulle sådana system kunna skydda kritisk infrastruktur från den växande risken för cyberattacker. Dessutom skulle tappsäkra förbindelser kunna installeras mellan olika statliga platser i större städer.

Systemet som utvecklats av Darmstadt-forskarna möjliggör utbyte av kvantnyckel, vilket ger flera parter i ett stjärnformat nätverk ett gemensamt slumptal. Enskilda ljuskvanta, så kallade fotoner, distribueras till användare i kommunikationsnätet för att kunna beräkna slumptalet och därmed den digitala nyckeln. På grund av kvantfysiska effekter är dessa nycklar särskilt säkra. På så sätt är kommunikationen mycket skyddad och befintliga avlyssningsattacker kan upptäckas.

Hittills har sådana kvantnyckelmetoder varit tekniskt komplexa och känsliga för yttre påverkan. Systemet från Darmstadtgruppen från Collaborative Research Centre CROSSING bygger på ett speciellt protokoll. Systemet distribuerar fotoner från en central källa till alla användare i nätverket och etablerar säkerheten för kvantnycklarna genom kvantintrassling. Denna kvantfysiska effekt producerar korrelationer mellan två ljuspartiklar, som är observerbara även när de är långt ifrån varandra. Partnerpartikelns egenskap kan förutsägas genom att mäta en egenskap hos ljuspartikeln från ett par.

Polarisering används ofta som en egenskap, men denna störs vanligtvis i glasfibrerna som används för överföring på grund av miljöpåverkan som vibrationer eller små temperaturförändringar. Darmstadtsystemet använder dock ett protokoll där kvantinformationen kodas i fotonernas fas och ankomsttid och är därför särskilt okänsligt för sådana störningar. För första gången har gruppen lyckats förse ett nätverk av användare med kvantnycklar med hjälp av detta robusta protokoll.

Transmissionens höga stabilitet och skalbarheten i princip demonstrerades framgångsrikt i ett fälttest tillsammans med Deutsche Telekom Technik GmbH. Som nästa steg planerar forskarna vid TU Darmstadt att koppla andra byggnader i staden till sitt system. Forskningen publiceras i PRX Quantum . + Utforska vidare

Kvantkrypteringsnycklar för säker kommunikation distribuerade 1 000 kilometer längre än tidigare försök