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Un equipo de investigación chino ha logrado comunicaciones seguras a una distancia de más de 615 kilómetros con una configuración abierta de distribución de clave cuántica (QKD) de doble campo.
La transmisión con la nueva configuración solo requiere la mitad de la cantidad de fibra óptica que normalmente requieren los canales cerrados convencionales, una innovación prometedora para la construcción de redes cuánticas de área amplia, según los hallazgos del estudio publicados en la revista Nature Communications.
Uno de los métodos principales en la comunicación cuántica, QKD puede intercambiar claves criptográficas de forma segura que solo se conocen entre partes compartidas.
De todos los protocolos QKD, el campo doble es la solución más viable para la comunicación de fibra segura a larga distancia. Los usuarios de comunicación de ambas partes deben transmitir sus propios campos ópticos de forma independiente para encontrarse en la estación intermedia por interferencia en una configuración QKD de campo doble.
Luego, los dos usuarios utilizan el resultado de la interferencia para reconciliar su información, por lo que es importante mantener estable la fase mutua. Sin embargo, la fase varía violentamente en la práctica, provocada por la diferencia de frecuencia entre los láseres de ambas partes y la rápida fluctuación de fase de la fibra larga.
Para remediar este problema, las configuraciones anteriores de QKD de doble campo habían adoptado una estructura de interferómetro gigantesca e ineficiente en recursos, lo que significa que además de la fibra cuántica esencial entre las dos partes de QKD, se necesita una fibra adicional llamada fibra de servicio para la frecuencia óptica. difusión, dijo Yuan Zhiliang, científico jefe de la Academia de Ciencias de la Información Cuántica de Beijing (BAQIS).
El equipo de investigación dirigido por Yuan introdujo una nueva técnica que estabiliza un canal abierto sin utilizar un interferómetro cerrado o la fibra de servicio y logró con éxito comunicaciones cuánticas a una distancia de 615,6 km.
Zhou Lai, miembro del equipo de BAQIS, explicó sus hallazgos y señaló que en los métodos tradicionales, se necesitan dos líneas para la comunicación cuántica entre dos sitios separados por unos 615 km, mientras que con el nuevo método, una línea es suficiente.
En el QKD de doble campo con su configuración abierta, el equipo adoptó la tecnología de peine de frecuencia óptica para reemplazar la fibra de servicio convencional para calibrar la frecuencia de los láseres de ambas partes en la comunicación cuántica, logrando una transmisión de información precisa.
Zhou ilustró el peine de frecuencia como convertir un haz de luz con una sola frecuencia en múltiples haces de luz con diferentes frecuencias, que están "separados como la fila de dientes en un peine".
La tecnología de peine de frecuencia cumple la función adicional de resolver el problema de las derivas de fibra, que inevitablemente ocurren durante una comunicación cuántica de larga distancia, dijo Zhou, explicando que el peine funciona al reducir en gran medida el impacto del ruido en las señales cuánticas, asegurando así la precisión de transmisión de información a largas distancias.
Durante una entrevista con Xinhua, el equipo demostró los resultados de su investigación a través de una fibra óptica con un diámetro de núcleo de unas 10 micras y una longitud de 615 km, completando con éxito la comunicación cuántica de larga distancia, informa Diario del Pueblo en línea.
El sistema QKD de doble campo con la configuración abierta todavía es relativamente grande, y el equipo se encuentra actualmente en el proceso de desarrollar un chip fotónico que mide 1 centímetro cuadrado para integrar varios módulos de dispositivos utilizados en el sistema QKD, dijo Yuan.
"Una vez que el chip se haya desarrollado con éxito, los dispositivos utilizados para la comunicación cuántica podrían transportarse como computadoras portátiles", agregó.
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