Testy komunikacji kwantowej
Akademickie wakacje w roku 2022 pozwoliły na przeprowadzenie niezwykle interesujących, pionierskich prac z zakresu informatyki kwantowej w Politechnice Łódzkiej. W Katedrze Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Wydziału Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki przeprowadzono, po raz pierwszy w Łodzi testy transmisji kryptograficznych za pomocą urządzeń typu QKD – Quantum Key Distribution. Urządzenia udostępniła łódzka firma Quantum Blockchains – oficjalny partner firmy QNU Labs z Bangalore w Indiach. Urządzenia klasy QKD pozwalają na realizację transmisji kluczy szyfrujących do zastosowań kryptograficznych w sposób, który gwarantuje absolutne bezpieczeństwo przesyłu danych. Bezpieczeństwo zapewnione jest przez fundamentalne prawa fizyki kwantowej, które gwarantują, iż każda próba przechwycenia kluczy zostanie natychmiast wykryta, dzięki czemu nie ma możliwości ich „podsłuchania”. Wraz ze stowarzyszonymi algorytmami szyfrującymi (szyfry z kluczem jednorazowym), metoda ta realizuje szyfr doskonały – nie możliwy do złamania żadną znaną metodą. Urządzenia QKD realizują to poprzez przysyłanie obiektów kwantowych – pojedynczych fotonów za pomocą światłowodów.
Testy obejmowały transmisje obiektów kwantowych w torach światłowodowych o długościach odpowiednio 1,8, 5,8, 50 oraz 100 kilometrów. W badaniach wykorzystano standardowe włókna światłowodowe zgodne ze standardami ITU-T G.652.D oraz G.657 używane we współczesnej telekomunikacji. Oprócz testu bezpośredniego łączenia kanałów kwantowego oraz synchronizującego przeprowadzona została transmisja sygnałów w ramach istniejącej sieci FTTD (z ang. Fiber To The Desk). Efekty pracy zaowocowały interesującym raportem, który potwierdził, iż dzięki zaawansowanej ścieżce optycznej kanału kwantowego urządzeń, generowanie kluczy szyfrujących i ich przesyłanie odbywało się na akceptowalnym poziomie umożliwiających praktyczne wykorzystanie nawet dla transmisji o zasięgu równym około 100 km.
Badania przeprowadzili mgr inż. Mateusz Łakomski i mgr inż. Przemysław Niedzielski z zespołu dr inż. Grzegorza Tosika Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych kierowanej przez prof. dr hab. inż. Zbigniewa Lisika.