Исследователи из Toshiba Europe впервые передали зашифрованные сообщения по 254-километровому участку существующей волоконно-оптической сети с использованием технологии квантового распределения ключей (QKD). Это достижение — важный шаг на фоне нарастающей тревоги по поводу наступления так называемого Q-Day — момента, когда квантовые компьютеры станут достаточно мощными, чтобы сломать привычные методы шифрования.

Эксперты в области кибербезопасности предупреждают: Q-Day — не теория, а вполне реальный сценарий, способный нарушить работу интернета и всей цифровой инфраструктуры мира.

Чтобы подготовиться к этой угрозе, правительства и частные компании уже разрабатывают защиту — создают шифрование, устойчивое к квантовым атакам, и осваивают новые подходы, такие как QKD, позволяющий шифровать данные на фундаментальном уровне.

Простой способ реализовать сложную идею
В отличие от традиционных квантовых систем, новая разработка Toshiba не требует сложных криогенных установок и сверхточных лазеров. Для передачи квантовых данных учёные использовали коммерческое оптоволокно между Франкфуртом и Келем, с центральным релейным узлом в Кирхфельде.

Обычно для синхронизации света на таких расстояниях нужны высокостабильные лазеры. Ð’ этом эксперименте вместо них использовали один лазер, направленный сразу в оба города — это упростило синхронизацию и снизило стоимость.

Для приёма квантовых сигналов команда не стала использовать дорогие сверхпроводящие детекторы, которые требуют охлаждения до экстремально низких температур. Вместо них применили лавинные фотодиоды — компактные и дешёвые устройства, работающие при комнатной температуре. Чтобы компенсировать их недостатки, исследователи внедрили систему двойного контроля: один набор фотодиодов принимал квантовые данные, другой — проверочные сигналы, что помогло устранить искажения от внешней среды.

Итог — успешная демонстрация квантовой передачи на расстоянии 254 км, что более чем вдвое превышает прежние рекорды.

Пока что скорость передачи — всего 110 бит в секунду. Однако команда планирует ускорить систему, повысив частоту до нескольких гигагерц — это может увеличить пропускную способность почти в 10 раз. Также ведётся работа над созданием квантовых повторителей, которые позволят передавать данные на ещё большие расстояния без потерь.