Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа, состоящая из Линчёпингского университета (Linköping University), Королевского технологического института (KTH Royal Institute of Technology), Стокгольмского университета (Stockholm University) и Технологического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology), успешно развернула в юго-восточной Швеции линию квантового распределения ключей (QKD) с доверенными узлами общей протяженностью 303 км и интегрировала ее в динамически реконфигурируемую телекоммуникационную сеть. Данная топология сети соединяет университетскую лабораторию в Линчёпинге с Национальным квантовым центром в Стокгольме через промежуточный доверенный узел, объединяя стандартное длинномерное одномодовое оптическое волокно (SMF) и сегмент доступа на основе многомодового волокна (MCF) для имитации гетерогенной корпоративной инфраструктуры.
Экспериментальная архитектура соединяет арендованный у GlobalConnect темный оптоволоконный канал протяженностью 270 км с сегментом доступа на основе 33-километрового бухтового семижильного многомодового волокна. Для преодоления высоких потерь передачи на двух основных пролетах — подканале Линчёпинг–Нючёпинг (Nyköping) протяженностью 110 км (потери 23 дБ) и участке Нючёпинг–Стокгольм длиной 160 км (потери 36 дБ) — исследователи модифицировали коммерческую систему ThinkQuantum (QuKy EDU Pro). Приемники были доработаны для подключения внешних сверхпроводящих нанопроволочных однофотонных детекторов (SNSPD), заменив стандартные внутренние InGaAs-лавинные фотодиоды, работающие в стробированном режиме. SNSPD обеспечили эффективность обнаружения до 93% и сверхнизкую скорость темнового счета ≤1 отсчет в секунду, что позволило напрямую повысить скорость генерации ключей (SKR) на начальном 110-километровом участке с 0,16±0,02 кбит/с до 4,75±0,71 кбит/с.
В сегменте доступа Линчёпинга с пространственным разделением квантовый канал активно маршрутизировался в волокно через многопортовый оптоволоконный коммутатор Polatis. При динамическом переключении QKD-канала на два назначенных малопотерных сердечника система поддерживала положительную скорость генерации ключей, вынуждая автоматический контроллер поляризации самостоятельно перенастраивать состояние поляризации в течение десятков секунд в середине сеанса. Этот квантовый трафик сосуществовал с активным классическим каналом передачи данных Ethernet 10 Гбит/с (работающим на длине волны 1546,12 нм с мощностью излучения 0 дБм) и непрерывным широкополосным шумом от светодиода (LED) на 1550 нм, имитирующим помехи от параллельных телекоммуникационных служб.
В ходе непрерывной работы продолжительностью более 92 часов физический уровень передавал исходные ключевые блоки в интегрированные системы управления ключами (KMS), настроенные на автоматическое выполнение протокола ретрансляции ключей через доверенные узлы. Поскольку пролет Линчёпинг–Нючёпинг поддерживал более высокую среднюю пропускную способность генерации ключей по сравнению с высокопотерным пролетом Нючёпинг–Стокгольм, локальные буферы хранения KMS поглощали разницу в скорости. Такая буферизация предотвращала истощение ключей на сквозном виртуальном канале во время локальных аппаратных пауз (например, присущего адсорбционным охлаждаемым SNSPD 24-часового цикла конденсации гелия на узле в Линчёпинге).
Для проверки практической полезности флуктуирующей скорости генерации ключей сгенерированные ключи применялись для информационно-теоретически безопасной передачи изображений с использованием одноразового блокнота (OTP) в ограниченном 100-секундном окне. Исследователи сравнили производительность классического вейвлет-сжатия JPEG 2000 и основанного на глубоком обучении кодека JPEG AI на подмножестве из 2100 изображений базы данных NUS-WIDE. Тесты показали, что при сильно ограниченном бюджете ключей управляемый нейронной сетью кодек JPEG AI минимизировал распределение битов на каждую полезную нагрузку, сохраняя более высокие показатели перцептивного сходства (LPIPS) и пиковое отношение сигнал/шум (PSNR) по сравнению с традиционными методами на основе преобразований при серьезном внесении сетевого шума мощностью до 3,4 мкВт. Полная техническая рукопись, описывающая аппаратную конфигурацию, моделирование перекрестных помех в волокне и параметры шифрования изображений, доступна в открытом доступе в репозитории arXiv.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
