Физики превратили стекло в устройство для квантовой защиты данных

Исследователи из Италии (Университет Падуи, Миланский политехнический институт и CNR-IFN) разработали интегрированный оптический чип на базе боросиликатного стекла для высокоскоростной квантовой связи. С помощью фемтосекундной лазерной записи внутри материала были созданы трехмерные волноводы, термооптические фазовращатели и светоделители. Полученное устройство выполняет функции гетеродинного приемника, измеряющего амплитуду и фазу световых волн для протоколов CV-QKD (квантовое распределение ключей) и CV-QRNG (генерация случайных чисел).

В отличие от кремниевых аналогов, стеклянный чип нечувствителен к поляризации света и обладает низкими вносимыми потерями (insertion loss ≈1 dB). Технология позволила достичь коэффициента подавления синфазного сигнала (CMRR) выше 73 dB, что минимизирует классические шумы при работе с квантовыми сигналами. Стабильность работы системы подтверждена в ходе восьмичасовых тестов без деградации соотношения сигнал/шум.

Практические испытания показали рекордную скорость генерации защищенных случайных битов — 42,7 Gbit/s. В режиме квантового распределения ключей по протоколу QPSK система обеспечила скорость передачи секретного ключа 3,2 Mbit/s на имитируемой дистанции 9,3 км оптоволоконной линии. Благодаря устойчивости стекла к внешним воздействиям и возможности 3D-компоновки цепей, разработка рассматривается как перспективная платформа для создания масштабируемых квантовых сетей, включая системы космической связи.

Источник: ScienceDaily