Experiment inom kvantinformation öppnar nya möjligheter för säker överföring av känslig information i kommersiella nätverk

Hur kan man, absolut säkert, dela sekretessbelagd information på nätet? Är det möjligt att vidareutveckla kvantkryptografi för att kunna nå vanliga intranät och Internetanvändare? Svaret på dessa frågor med mera finns i en ny doktorsavhandling i fysik vid Stockholms universitet.

Kvantinformation är en ny vetenskapsgren som länkar ihop kvantfysik, informationsteori, telekommunikation, datavetenskap och flera andra vetenskapsgrenar. Vetenskapsgrenen föddes i mitten av åttiotalet, utvecklades snabbt under nittiotalet, och har under detta decennium åstadkommit stora teknologiska genombrott i form av säker kvantnyckelöverföring och kvantsekretessdelning, och spännande utvecklingsmöjligheter inom flera teknologiska fält. Nyligen genomförda experiment inom kvantnyckelöverföring har åstadkommit en höghastighetsöverföring av kvantnyckel i fiber på 200 km avstånd. Även i "free-space" har signifikanta resultat uppnåtts.

En speciell spridning av sekretessbelagda meddelanden som bygger på att en enskild person inte kan rekonstruera dem är en ganska vanlig åtgärd inom militära och andra tillämpningar som kräver en hög säkerhet för hantering av känslig information. Ett exempel är ett gemensamt bankkonto. Tillgången till kontot är endast möjligt med en speciell kod som kan tas fram om N-1 av N ägare kommunicerar med varandra för att rekonstruera koden. Då klassiska kommunikationer är känsliga för avlyssning kan kvantinformation hjälpa med en ovillkorligt säker kommunikationsöverföring.

Med anledning av en snabb utveckling av bredbandstjänster i de flesta industriländerna och tilltagande säkerhetsrisker är den naturliga utvecklingsmöjligheten för kvantkommunikation (en gren av kvantinformation) dess migration till de kommersiella telekomnäten. En sådan migration förväntas omfatta kvantnyckelöverföring mellan två användare, multianvändarkvantnyckelöverföring och kvantsekretessdelning.

Avhandlingen presenterar forskningsresultat inom multianvändarkvantnyckelöverföring och kvantsekretessdelning. Forskningen som bedrevs i samarbete med Försvarets Materielverk (FMV) har resulterat i utvecklingen av en demonstrator för multianvändarkvantnyckelöverföring för fem användare i switchade stjärn- och trädnätverk och en för ringnätverk.

- Vi har åstadkommit längre distanser för säker kvantnyckelöverföring och använt fler noder än tidigare multianvändarexperiment. Våra mätningar har visat att multianvändarkvantnyckelöverföring är genomförbar i switchade fibernät, säger Jan Bogdanski, Fysikum, Stockholms universitet.

- Inom kvantsekretessdelning har vi genomfört det första experimentet i telekomfiber: för fem användare med "plug and play" nätverk och fyra användare i Sagnac ringnätverk, tillägger han.

Mätningarna har visat att även kvantsekretessdelning är genomförbar över kommersiella telekomfibernät. För att gå vidare med en kommersiell utveckling av både multianvändarkvantnyckelöverföring och kvantsekretessdelning är betydande investeringar i framtagning av nya komponenter nödvändiga menar Jan Bogdanski.

Avhandlingens namn: Experimental multiuser secure quantum communications.

Avhandlingen finns att ladda ner som pdf på http://www.diva-portal.org/smash/record.jsf?searchId=1&pid=diva2:210124.

Ytterligare information:
Jan Bogdanski, Fysikum, Stockholms universitet, tfn. 08-5537 8733, e-post janbog@physto.se.

Ladda ner porträttbild på http://www.su.se/pub/jsp/polopoly.jsp?d=5833&a=62006.