Науковці Факультету фізики Варшавського університету розробили та успішно протестували інноваційну систему квантового розподілу ключів (QKD), яка використовує часовий ефект Тальбота для підвищення безпеки передачі даних.
Ця нова система базується на високорозмірному кодуванні, що надихнуте часовим ефектом Тальбота – . На відміну від традиційних систем QKD, які використовують кубіти (найпростіші одиниці квантової інформації), розробка Варшавського університету досліджує складніші квантові стани, . їхній підхід зосереджений на часових суперпозиціях фотонів, де один фотон одночасно перебуває в комбінації ранніх і пізніших станів. Час виявлення такого фотона дає випадковий результат, що дозволяє кодувати інформацію.
Ключовою інновацією є можливість виявлення суперпозицій кількох імпульсів за допомогою одного фотодетектора, що усуває потребу в складних інтерферометричних мережах та зменшує вартість системи. Цей метод також усуває необхідність тривалого калібрування приймача, яке часто потрібне в традиційних системах. Хоча новий метод демонструє високу ефективність, він має показники помилок вимірювання, які, однак, не перешкоджають роботі QKD.
Безпека системи була протестована на відстані кількох кілометрів в лабораторних умовах та інфраструктурі Варшавського університету. Дослідники успішно продемонстрували QKD з дво- та чотиривимірним кодуванням, підтвердивши вищу інформаційну ефективність багатовимірного кодування. Теоретична безпека QKD є головною перевагою, але команда, у співпраці з італійськими та німецькими дослідницькими групами, усунула вразливість, пов'язану з неповним описом деяких протоколів QKD. Доказ безпеки нового протоколу був опублікований у журналі Physical Review Applied.
Це досягнення є значним кроком до практичної реалізації квантової криптографії, потенційно зміцнюючи безпеку передачі даних у міських умовах та відкриваючи шлях до створення більш стійких до кібератак мереж.