세계 최초로 양자키 한계 돌파

세계가 최초로 양자 키 한계를 돌파했습니다. 진정한 단일 광자 소스의 키율이 79%나 급등했습니다.

양자 키 분배(QKD)는 양자 물리 원리에 기반한 암호화 기술로, 통신 보안 강화에 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 이 기술은 광자나 기타 입자의 양자 상태를 이용하여 암호화 키를 전송합니다. 이러한 양자 상태는 상태를 변경하지 않고는 복제하거나 측정할 수 없기 때문에 악의적인 당사자가 발각되지 않고 양측 간의 통신 내용을 가로채는 것을 크게 어렵게 만듭니다. 진정한 단일 광자 소스(SPS)를 준비하는 것이 어렵기 때문에 현재 개발 중인 대부분의 양자 키 분배(QKD) 시스템은 감쇠된 신호에 의존합니다.광원저강도 레이저 펄스와 같은 단일 광자를 시뮬레이션하는 레이저 펄스가 있습니다. 이러한 레이저 펄스는 광자를 포함하지 않거나 다중 광자를 포함할 수 있으므로, 시스템에 사용되는 펄스의 약 37%만 보안 키 생성에 사용될 수 있습니다. 중국 연구진은 최근 이전에 제안된 양자 키 분배(QKD) 시스템의 한계를 성공적으로 극복했습니다. 그들은 진정한 단일 광자 소스(SPS, 즉 필요에 따라 개별 광자를 방출할 수 있는 시스템)를 활용했습니다.

연구진의 주요 목표는 필요에 따라 고휘도 단일 광자를 방출할 수 있는 물리적 시스템을 구축하여, 과거 양자 키 분배(QKD) 시스템 구축에 사용되었던 약화된 광원의 근본적인 한계를 극복하는 것입니다. 연구진은 이 시스템이 양자 키 분배(QKD) 기술의 신뢰성과 성능을 향상시켜 향후 실제 환경에서의 적용을 위한 기반을 마련할 수 있기를 기대합니다. 현재, 연구진의 SPS(양자 전력 분배)는 매우 높은 효율을 보이며, 광전 변환 속도를 크게 증가시키는 것으로 확인되어 매우 유망한 결과를 얻었습니다.QKD 시스템보안 키를 생성합니다. 전반적으로 이러한 결과는 SPS 기반 QKD 시스템의 잠재력을 강조하며, 그 성능이 WCP 기반 QKD 시스템보다 훨씬 뛰어날 수 있음을 시사합니다. 연구진은 "SPS 기반 QKD의 성능이 WCP의 기본 속도 한계를 뛰어넘는다는 것을 처음으로 입증했습니다."라고 밝혔습니다. 14.6(1.1)dB의 손실을 보이는 자유 공간 도시 채널의 현장 QKD 테스트에서, 펄스당 1.08 × 10−3비트의 보안 키 속도(SKR)를 달성했는데, 이는 약한 결맞음 광 기반 QKD 시스템의 실제 한계보다 79% 높은 수치입니다. 그러나 현재 SPS-QKD 시스템의 최대 채널 손실은 WCP-QKD 시스템보다 여전히 낮습니다. 연구진이 양자 키 분배(QKD) 시스템에서 관찰한 낮은 채널 손실은 시스템 자체에서 비롯된 것이 아니라, 그들이 실행 중이던 디코이 프리 프로토콜의 잔류 다중 광자 효과 때문인 것으로 나타났습니다. 향후 연구의 일환으로, 연구팀은 시스템 최하단에 위치한 단일 광자 소스(SPS)의 성능을 더욱 최적화하거나 시스템에 미끼 상태(bait state)를 도입하여 시스템의 손실 허용성을 향상시키고자 합니다. 지속적인 기술 발전은 양자 키 분배(QKD)의 실용화 및 일반화에 점진적으로 기여할 것으로 예상됩니다.