Квантовое распределение ключей (QKD) обеспечивает несокрушимую безопасность, но его передача по одному оптоволокну с обычными высокоскоростными данными остается трудной задачей ввиду чрезвычайной чувствительности квантовых сигналов к шуму. Решением может быть разнесение QKD и классических сигналов по разным длинам волн или каналам, и лабораторные эксперименты это доказали, но в реальных полевых условиях часто возникают непредсказуемые помехи, особенно в многожильных кабелях.
Международная команда ученых эту проблему преодолела, продемонстрировала первую в мире реальную интеграцию QKD с классической когерентной оптической связью со скоростью 110,8 Тбит/с по многожильному оптоволокну в итальянской Л’Акуиле. Результаты экспериментов опубликованы в журнале Light: Science & Applications.
Исследователи использовали сегмент городской телекоммуникационной сети, проложенный под землей четырехжильным кабелем. Одна жила была выделена для квантовых сигналов, а остальные три несли классические данные в полном объеме C-диапазона. Чтобы уменьшить межжильный шум спонтанного комбинационного рассеяния — ключевой источник деградации квантового сигнала — экспериментаторы предложили и подтвердили на практике теоретическую модель для оптимизации распределения длин волн и направленности. Применив встречное распространение для классических жил и точно настроив параметры системы, им удалось добиться стабильной генерации квантового ключа на расстоянии 25,2 километра, сохранив при этом рекордную пропускную способность для классических данных.
Успех эксперимента, уверены его авторы, представляет собой важную веху в создании защищенных высокопроизводительных оптических сетей связи будущего. Возможность объединения квантовых и классических сигналов в рамках одной физической волоконно-оптической инфраструктуры удешевляет внедрение передовых технологий и переводит квантовый интернет из разряда научной фантастики в реальность ближайшего будущего. Исследование открывает впечатляющие перспективы для защищенных городских сетей, центров обработки данных и систем дальней связи, сочетающих безопасность и пропускную способность.
«Впервые такая демонстрация была проведена в реальных полевых условиях с полным использованием C-диапазона. Наша модель предоставляет практическое руководство для масштабируемой интеграции QKD и классической связи в будущих многожильных волоконных сетях», — заключается в статье.
Новый эксперимент делает квантовый интернет еще на шаг ближе
Китайский спутник установил мировой рекорд дальности квантово защищенной связи
Подписывайтесь и читайте «Науку» в Telegram