Kvantkryptografi testas i Stokabs fibernät

Inom ramen för Urban ICT Arena forskar KTH och Ericsson på kvantkommunikationslänkar med hjälp av Stokabs befintliga fibernät. Syftet med samarbetet är att ta kvantkommunikationstekniken ut ur labbet och testa den i ett fungerande fibernät. Med kvantkryptografi som kommunikationsteknik kommer samhället att kunna använda helt säker datakryptering.

Kvantkommunikation ger en ny nivå av datakryptering där datasäkerheten garanteras av fysikens lagar. Implementeringen av kvantkommunikation kräver dock en helt ny teknik: enstaka fotonkällor och detektorer används för att koda information på enstaka fotoner. Fotoner är det elektromagnetiska fältets energikvantum och den minsta energimängd som kan överföras av elektromagnetisk strålning.

Energieffektivt och säkert

Att arbeta på enstaka foton-nivå medför flera fördelar. En är att kvantfysiken omöjliggör perfekta kopior, vilket innebär att det inte är möjligt för någon att tjuvlyssna på den sända informationen utan att lämna spår. En annan fördel är att kommunikation med enstaka fotoner är det mest energieffektiva sättet att överföra data.

En viktig pusselbit för att kunna realisera kommunikationstekniken är att få dessa kvanttekniker att fungera väl även utanför forskningslabbet. Därför testar projektet just nu kvantkryptering i fibernätet.

Från Stokabs sida kommenterar Stefan Carlsson, teknisk chef, KTH:s och Ericssons projekt:
– Det är superspännande att Stokabs fibernät kan vara en del av den här utvecklingen och vi är mycket stolta över att se att vår fiber inte bara klarar av dagens kommunikationsteknik utan även framtida kvantteknologi.

Enskilda fotoner av ljus

Dagens datorer, telefoner, surfplattor, etc kommunicerar med ettor och nollor som skickas via fibernätet genom ljussignaler. Vill man säkra länken, dvs kommunikationen, mellan två enheter i dagens kommunikation använder man sig av olika krypteringsprotokoll. Krypteringsprotokollen använder i sin tur en ’kryptonyckel’ som bara de två parterna har för att avkoda informationen.

Kvantkommunikation använder sig alltså istället av enstaka fotonkällor, dvs kvantbitar, och kvantkryptering för att dela ut kodnycklar på ett säkert sätt. Dessa kvantbitar är enskilda eller sammanflätade fotoner av ljus istället för starka ljuspulser och icke-sammanflätade fotoner, som i dagens fibernät.

Högsta internetsäkerhet med kvantkryptering

När en kvantbit har bearbetats kan den inte avläsas förrän den når en beräknad punkt som är bestämd av protokollet som hanterar kvantbiten. Det gör att det är omöjligt för en tredje person att tolka dem; utomstående kan tjuvlyssna men har ingen kodnyckel och därför blir det bara brus. Om en kvantöverföring hackas kommer fotonerna att kollapsa, till antingen ettor eller nollor, vilket gör att man inte kan manipulera informationen utan att lämna tydliga spår.

Det pågår just nu en kapplöpning mellan länder för att vara först med kommunikationen kvantkryptografi. Länder som ligger i framkant i utvecklingen är Kina, Japan, USA, Schweiz och Holland. KTH har kommit långt inom denna forskning, tillsammans med Ericsson och med hjälp av Stokabs fibernät.

Artikeln är framtagen i samarbete med Gemma Vall-Ilosera, senior specialist vid Ericsson samt professor Val Zwiller från KTH.