В Китае предложили новый метод КРК для связи в открытом пространстве на больших расстояниях

Китайские ученые из Университета Цинхуа предложили новый подход к квантовому распределению ключей в открытом пространстве — модуляцию геометрической конфигурации (GM-QKD). Метод использует геометрию источника фотонов, чтобы компенсировать медленный дрейф оптического канала — одну из главных проблем атмосферных квантовых линий связи.

Турбулентность атмосферы, облачность, осадки, вибрации оптомеханики и прочие помехи постоянно меняют точность наведения лазерного луча на приемник. Из‑за этого Алиса и Боб теряют синхронизацию, а ключ становится ненадежным. Традиционные методы с кодированием информации в поляризации или фазе фотона требуют ювелирной точности, которую непросто обеспечить в полевых условиях и на больших дистанциях.

Физики из Университета Цинхуа описали возможность кодирования информации не в свойствах отдельного фотона, а в расстоянии между двумя его копиями.

Отправитель Алиса когерентно расщепляет одиночный фотон на два пространственных выходных сигнала, формируя состояние суперпозиции. Принимающая сторона Боб регистрирует координаты обнаружения одиночного фотона в дальней зоне, измеряя таким образом его пространственное распределение. Затем эти данные используются для генерации ключа. Если Алиса меняет расстояние между „копиями“ фотона, в приемнике Боба меняется частота интерференционных полос. Если луч сместился одинаково для обеих„копий“, этот общий дрейф вычитается из результата.

Однако у нового подхода есть ограничения, и авторы честно признают: сейчас неясно, какой будет стойкость нового подхода к атакам. Пока нет строгого доказательства того, что злоумышленник Ева не сможет извлечь избыточную информацию при перехвате, особенно если учесть реальные ограничения по числу фотонов и шумы детекторов. Без этого говорить о практической защищенности метода пока рано.

Тем не менее сама идея многообещающая. Если в дальнейшем удастся доказать безопасность нового подхода в реальных условиях с ограниченным количеством фотонов, метод GM‑QKD может стать еще одним инструментом в арсенале квантовой криптографии, особенно для линий связи, где точное наведение затруднено.