Квантовая криптография, новейший метод совершенно безопасной передачи сообщений, очень близок к практической реализации, благодаря последним практическим работам исследователей из Великобритании и Японии, которые разработали высокоскоростные приемники излучения, способные получать и преобразовывать информацию с гораздо более высокой скоростью преобразования ключей.

Квантовая криптография, практическое применение которой до последнего времени считавшееся иллюзорным, наконец, получила реальные доказательства практической осуществимости. Исследователи из Кембриджского университета (University of Cambridge) и научно-исследовательского отделения в Европе фирмы Тошиба (Toshiba Research Europe Ltd. разработала систему распределения квантовых ключей, функционирующую на гигагерцовой частоте, в структуру которой входят доступные и относительно недорогие компоненты.

Результаты работы опубликованы в издании New Journal of Physics (Practical gigahertz quantum key distribution based on avalanche photodiodes

Для передачи информации при помощи одиночных фотонов использован лазер, работающий на длине волны 1 550 нм с частотой импульсов 1,036 ГГц. Интенсивность излучения лазера была ослаблена и некоторая часть последовательности импульсов лазера заменена менее интенсивными «импульсами-ловушками». Этим самым исследователи ввели «обманный» протокол для защиты от несанкционированного доступа к системе, который должен был дать ложную информацию любому хакеру, но распознаваем компактным приемником излучения особой конструкции.

Схема реализации системы передачи информации (PBS/PBC – поляризационный расщепитель/ соединитель пучка; APD – InGaAs лавинный фотодиод)

Передачу информации ученые осуществляли по одномодовому оптоволокну со сдвигом дисперсии (длина волны с нулевой дисперсией в нем смещается в диапазон 1,5–1,6 мкм). Детекторами фотонов послужили лавинные фотодиоды на основе полупроводникового материала, в состав которого входят индий, галлий и мышьяк. Их работой управляли стробирующие импульсы, также подаваемые с частотой 1,036 ГГц; при охлаждении диодов до –30 °C эффективность регистрации фотонов составила 10 процентов. В процессе испытаний экспериментальная система продемонстрировала передачу данных со скоростью 1,02 Мбит/с на расстоянии 20 км; с увеличением расстояния до 100 км скорость снизилась до 10,1 кбит/с.

Зависимость скорости безопасной передачи информации от времени формирования ключа для трех расстояний. Непрерывными линиями представлен теоретический вид зависимости, точками — экспериментальные значения (изображение из научной статьи)

Евгений Биргер