Исследовательская группа предложила новую структуру сети TF QKD, масштабируемую до сети «два ко многим» (2:N) на основе мультиплексирования с разделением по поляризации, времени и длине волны. В отличие от первой демонстрации университета Торонто, основанной на кольцевой структуре сети, архитектура исследовательской группы основана на звездообразной сети. Квантовый сигнал в кольцевой структуре должен проходить через каждого пользователя, подключенного к кольцу, однако в звездной структуре он проходит только через центр, что позволяет реализовать более практичную систему с квантовым распределением ключей.
Для преодоления основных препятствий реализации при разработке системы TF QKD команда применила структуру plug-and-play (PnP). Обычная система TF QKD требует множества систем управления, таких как контроллеры синхронизации, длины волны, фазы и поляризации, для поддержания неразличимости двух квантовых сигналов, излучаемых разными источниками света двух пользователей. В то время как в архитектуре PnP TF QKD, разработанной исследовательской группой KIST, средняя третья сторона генерирует и передает начальные сигналы сразу двум пользователям, используя один источник света, а сигналы возвращаются третьей стороне, совершая круговое путешествие.
Архитектура сети КРК
Следовательно, дрейф поляризации из-за эффекта двойного лучепреломления канала автоматически компенсируется, и пользователи имеют принципиально ту же длину волны. Кроме того, из-за того, что два сигнала проходят по одному и тому же маршруту в противоположных направлениях, время прибытия сигналов, естественно, идентично. В результате для реализации архитектуры исследовательской группы требуется только фазовый контроллер. Основываясь на архитектуре, команда успешно провела экспериментальную демонстрацию сети TF QKD.
«Это важное исследовательское достижение, показывающее возможность устранения двух основных препятствий на пути коммерциализации КРК, и мы получили ключевую технологию, ведущую соответствующие исследования», — сказал Санг-Вук Хан, руководитель Центра квантовой информации.
