Lo que una vez tomaron meses para algunos de los principales científicos del mundo ahora se puede hacer en segundos por estudiantes universitarios gracias al software desarrollado en el Instituto de Computación Cuántica de la Universidad de Waterloo, allanando el camino para una comunicación cuántica rápida y segura.
Investigadores del Instituto de Computación Cuántica IQC de la Universidad de Waterloo desarrollaron el primer software disponible para evaluar la seguridad de cualquier protocolo para la Distribución de claves cuánticas QKD.
QKD permite que dos partes, Alice y Bob, establezcan una clave secreta compartida mediante el intercambio de fotones. Los fotones se comportan de acuerdo con las leyes de la mecánica cuántica, y las leyes establecen que no se puede medir un objeto cuántico sin perturbarlo. Entonces, si un espía, Eve, intercepta y mide los fotones, causará una perturbación detectable por Alice y Bob. Por otro lado, si no hay perturbación, Alice y Bob pueden garantizar la seguridad de su clave compartida.
En la práctica, la pérdida y el ruido en una implementación siempre conducen a alguna perturbación, pero una pequeña cantidad de perturbación implica que Eve dispone de una pequeña cantidad de información sobre la clave. Caracterizar esta cantidad de información permite a Alice y Bob eliminarla deEva a costa de la longitud de la clave final resultante. El principal problema teórico en QKD es cómo calcular la longitud permitida de esta clave secreta final para cualquier protocolo dado y la perturbación observada experimentalmente.
Todavía se necesitaba un enfoque matemático para realizar este cálculo difícil. Los investigadores optaron por adoptar un enfoque numérico y, por razones prácticas, transformaron el cálculo de la tasa clave en el problema de la optimización dual.
"Queríamos desarrollar un programa que fuera rápido y fácil de usar. También debe funcionar para cualquier protocolo", dijo Patrick Coles, un becario postdoctoral de IQC. "El problema de la optimización dual redujo drásticamente la cantidad de parámetros yla computadora hace todo el trabajo "
El artículo, Enfoque numérico para la distribución de claves cuánticas no estructuradas, publicado en Comunicaciones de la naturaleza presentó tres hallazgos. Primero, los investigadores probaron el software contra resultados previos para protocolos estudiados conocidos. Sus resultados estuvieron en perfecto acuerdo. Luego estudiaron protocolos que nunca antes se habían estudiado. Finalmente, desarrollaron un marco para informar a los usuarios cómoingrese los datos usando un nuevo protocolo en el software.
"La exploración de los protocolos QKD hasta ahora se concentró en protocolos que permitieron trucos para realizar el análisis de seguridad. El trabajo de nuestro grupo ahora nos libera para explorar protocolos que se adaptan a las capacidades tecnológicas", señaló Norbert Lütkenhaus, profesor de IQC yDepartamento de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo.
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Materiales proporcionado por Universidad de Waterloo . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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