Hulkernefibre har et hul center fyldt med luft, der løber hele kablets længde og er indkapslet i en ring af glas.
Billede: BT/Lumenisity
En ny type optisk fiber, der kun er fyldt med tynd luft, har vist sig at være særlig effektiv til at udføre distribution af quantum key (QKD), en sikkerhedsprotokol, der i princippet ikke kan hackes og kunne spille en central rolle i beskyttelsen af følsomme data mod stadig mere sofistikerede cyberangreb.
BT eksperimenterede med QKD over et seks kilometer langt kabel med hulkerne, en teknologi, som det har arbejdet med de sidste par måneder som et alternativ til traditionelle fiberoptiske kabler.
Optisk fiber er typisk lavet af solide glaspartier, der bærer information ved at kanalisere lyssignaler udsendt af lasersendere. Hulkernefiber har derimod et hul center fyldt med luft, der løber hele kablets længde og er indkapslet i en glasring.
Det viser sig, at denne konfiguration er bedre egnet til QKD, fordi den reducerer muligheden for, at forskellige signaler forstyrrer hinanden og ødelægger hele processen.
QKD fungerer på samme måde som traditionel kryptografi: data er kodet til en ulæselig besked takket være en kryptografinøgle, som modtageren har brug for at dekryptere oplysningerne. Metoden fungerer ved at kode kryptografinøglen på en kvantepartikel (eller qubit), der sendes til den anden person, som måler qubit for at opnå nøgleværdien.
Denne tilgang er særlig interessant for sikkerhedsforskere, fordi den er baseret på kvantfysikkens love, som dikterer, at qubits kollapser, så snart de måles. Det betyder, at hvis en tredjepart lytter til børsen og måler qubitsne for at finde ud af kryptografinøglen, ville de uundgåeligt efterlade et tegn på, at de har trængt ind.
Kryptografer kalder derfor QKD “beviseligt” sikkert. Metoden forventes at bringe et yderligere sikkerhedsniveau til dataudvekslinger, især da hackere udvikler bedre værktøjer til at knække eksisterende sikkerhedsprotokoller.
Teknologien er begyndende, og forskere ser på forskellige måder at udføre QKD på; men en af de mest etablerede fremgangsmåder består i at bruge optiske fiberkabler til at sende både de qubits, der er indlæst med kryptografinøglen, og den faktiske krypterede meddelelse.
Men ved brug af traditionel optisk fiber, der er lavet af glas, er protokollens effektivitet begrænset. Dette skyldes, at de lyssignaler, der bærer information, sandsynligvis vil sprede deres bølgelængder, når de rejser gennem glas, en effekt kaldet “krydstale”, der får kanalkanaler til at lække ind i andre kanaler.
Af denne grund kan den krypterede meddelelse ikke sendes via det samme kabel som qubits, som er usædvanligt skrøbelige og modtagelige for støj forårsaget af krydstale. Hele processen, siger BT, kan sammenlignes med at forsøge at få en hvisket samtale ved siden af et orkester.
Det er her, hvor hule kernefibre kan gøre en stor forskel. I en luftfyldt kanal spredes lyssignaler ikke så meget, og der forekommer mindre krydstale mellem kanalerne. Med andre ord kan der være en klar adskillelse mellem den krypterede datastrøm og det svage kvantsignal, der bærer krypteringsnøglen – selvom de begge kører over den samme fiber.
I sidste ende kan hule kernefibre derfor være en mere effektiv kandidat til QKD-en “alt-i-en” løsning, der kræver, at der bygges mindre infrastruktur.
“Vi ved nu, at hvis vi skulle putte hule kernefibre i, kunne det sætte os i stand til at sætte kvantekanaler potentielt hvor som helst vi vil, uden at skulle bekymre os,” siger Catherine White, en forsker hos BT, til ZDNet. “Hvorimod vi med standardfiber enten skal tildele separate fibre til QKD -systemet, eller vi skal være virkelig forsigtige med ikke at have for meget klassisk kraft, når vi laver planlægningen.”
Hvad mere er, i tidligere forsøg med teknologien har BT også demonstreret, at afsendelse af lyssignaler gennem en luftfyldt kerne er meget hurtigere end gennem glas: ifølge virksomheden gør hule kernefibre det muligt for data at rejse op til 50% hurtigere end i traditionelle optiske kabler.
Dette betyder, at teknologien også kan reducere forsinkelse i dataoverførsel betydeligt. “Denne prøve viser os det materiale, vi kan arbejde med, og det har vidunderlige egenskaber som lav latens og lav spredning,” siger White.
BT's forsøg er fortsat begrænset: eksperimentet gik ikke så langt som at udveksle faktiske krypterede data og kiggede i stedet på kvantepartikelens adfærd, da den blev sendt sammen med en højeffekt klassisk kanal, i dette tilfælde et lyssignal. Forsøgets succes, siger White, ligger i, at begge kanaler forblev sunde, hvilket ikke ville være tilfældet med standardfiber.
“Vi beviste bare nøgleudveksling og testede ikke kryptering i dette tilfælde,” siger White.
Men parametre fra forsøget, såsom kvantebitfejlhastighed, indikerer, at systemet effektivt genererede en nøgle, der kunne bruges til at beskytte data, fortsatte forskeren. Eksperimenter er nu i gang med at anvende konfigurationen til udveksling af data.
Den næste udfordring bliver at finde ud af, om teknologien kan skaleres. BT testede QKD på et seks kilometer langt kabel-stadig langt væk fra andre eksperimenter med den protokol, hvor forskere har formået at levere kvantepartikler over hundredvis af kilometer.
Tidligere på året demonstrerede f.eks. forskere fra Toshiba Europes Cambridge Research Laboratory QKD på optiske fibre, der var over 600 kilometer lange.
White forklarer, at den hule kernefiber, der blev brugt i BT's forsøg, ikke er lavt tab, hvilket er en afgørende egenskab for at udvide QKD's rækkevidde for alle dens egenskaber med lav latens og lav spredning. Forskere arbejder imidlertid på at finjustere materialet for at forbedre dets ydeevne i den henseende.
“Fund viser, at vi ved tuning af fiberen til bestemte bølgelængder har et forbløffende lavt tab,” siger White. “Dette er meget lovende, og vi vil se den videre udvikling.”
“Det betyder, at hule kernefibre potentielt kan hjælpe med at nå længere QKD -rækker, end vi har set,” tilføjede hun.
Innovation
Robotter til børn: STEM -kits og flere tekniske gaver til hackere i alle aldre De bedste VR- og AR -headset til erhverv og privat brug De bedste 3D -printere til virksomheder og hjemmebrug Hvad er AI? Alt hvad du behøver at vide Vi lever i en svimlende hastighed af teknologiske ændringer. Er det godt for os? (ZDNet YouTube) Gratis PDF: Robotics in the enterprise (TechRepublic)
Relaterede emner:
Telcos Security TV Data Management CXO Data Centers 