Distribuzione della chiave quantistica G652 Vs G655 Fibre testate nelle reti metropolitane

Immaginate un mondo in cui i vostri conti bancari, le vostre cartelle cliniche e persino i segreti statali siano protetti da enigmi matematici che potrebbero essere risolti in un istante.L'avvento del calcolo quantistico ha creato questa realtà precaria, minacciando di rendere obsoleti gli attuali metodi di crittografia.La distribuzione delle chiavi quantistiche (QKD) emerge come una soluzione rivoluzionaria: una tecnologia che sfrutta i principi della meccanica quantistica per creare chiavi crittografiche senza condizioni.

Gli attuali sistemi di crittografia si basano sulla complessità computazionale che i computer quantistici potrebbero presto superare.Il QKD offre un approccio fondamentalmente diverso, la sua sicurezza è garantita dalle leggi della fisica piuttosto che dalla difficoltà matematica.Come primo protocollo di comunicazione quantistica per raggiungere l'industrializzazione e la commercializzazione,Il QKD ha suscitato iniziative nazionali e internazionali per integrarlo nelle infrastrutture di telecomunicazione esistenti.

Le reti di telecomunicazione utilizzano prevalentemente due tipi di fibre monomode: G.652 e G.655Entrambi sono conformi agli standard ITU-T e supportano la trasmissione a lunghezze d'onda di 1310 nm e 1550 nm, ma le loro caratteristiche di dispersione differiscono significativamente:

• Fibra G.652è ottimizzato per il funzionamento a 1310 nm con dispersione zero a questa lunghezza d'onda
• Fibra G.655eccelle nella banda di 1550 nm (banda C: 1530-1660 nm) con valori di dispersione inferiori

L'indice di rifrazione più elevato della fibra G.655 fornisce una maggiore apertura numerica e un angolo di accettazione più ampio, rendendola ideale per ambienti difficili come le comunicazioni a lungo raggio o sottomarine.La sua compatibilità con gli amplificatori a fibra dopati con erbio (EDFA) lo rende anche preferibile per i sistemi di multiplexing a divisione di lunghezza d'onda (WDM).

Nonostante il loro uso diffuso, i confronti diretti delle fibre G.652 e G.655 per le applicazioni QKD codificate per polarizzazione rimangono scarsi.Questo studio affronta questa lacuna attraverso prove sul campo condotte su reti metropolitane di fibra nel Veneto, in Italia, confrontando i due tipi di fibre in condizioni identiche.

Le prove hanno utilizzato un collegamento in fibra fibre di 19 km tra Treviso e Venezia-Mestre, gestito da Retelit S.p.A.L'installazione parallela di entrambi i tipi di fibra ha consentito un confronto controllato degli effetti ambientaliCaratteristiche principali:

• Fibra G.655:Parti di un cavo a 36 core con una trasmissione dati attiva del 94%
• Fibra G.652:Parte di un cavo a 72 nuclei con occupazione del 8%

Lo studio ha utilizzato il sistema QuKy di ThinkQuantum srl che implementa il protocollo BB84 con codifica di polarizzazione.

• Funzionamento di "fibra scura" 24 ore su entrambi i tipi di fibre
• Test di coesistenza con segnali di comunicazione classici
• Misurazioni del riflettrometro ottico a campo temporale (OTDR)

L'operazione continua di 24 ore ha dato risultati significativi:

• Tasso di generazione chiave:Fibra G.655 ha dimostrato prestazioni superiori
• Tasso di errore di bit quantistici (QBER):Entrambe le fibre hanno mantenuto livelli accettabili, con G.652 che ha mostrato risultati leggermente migliori
• Interferenza del segnale classico:Gestibile attraverso un adeguato controllo della potenza e filtraggio
• Stabilità del canale:Entrambe le fibre hanno mantenuto prestazioni costanti durante tutti i test

Lo studio conferma che entrambi i tipi di fibra possono supportare reti QKD metropolitane, con G.655 che offre vantaggi nel tasso di generazione chiave mentre G.652 fornisce prestazioni di errore leggermente migliori.Le prove di coesistenza con successo dimostrano la redditività del QKD nelle reti operative che trasportano traffico classico.

Altri fattori che influenzano le prestazioni del QKD sono:

• Caratteristiche della dispersione in modalità di polarizzazione (PMD)
• Effetti non lineari a livelli di potenza elevati
• Stress ambientale e variazioni di temperatura
• Algoritmi di post-elaborazione per la distillazione a chiave

Le ricerche future dovrebbero esplorare:

• Implementazioni di QKD a lunga distanza
• Miglioramento dell'integrazione con le reti classiche
• Sviluppo di nuovi protocolli QKD
• Impiego pratico nei settori finanziario e pubblico

Questo studio fornisce informazioni preziose per gli operatori di rete che pianificano l'implementazione di QKD, dimostrando che l'infrastruttura di fibra esistente può supportare le comunicazioni protette in quantum di prossima generazione.