Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Fysikere og fotonik-ingeniører skal gøre kryptering ubrydelig

I vores stadig mere digitaliserede samfund foregår udveksling af privat og følsom information næsten udelukkende via digitale kanaler. Nu vil forskere i et nyt projekt gøre vores digitale data sikre med ubrydelig kryptering ved hjælp af optisk integrerede kredsløb.

20.05.2020 | Jesper Bruun

I projektet forventer forskerne at komme et langt skridt hen imod at tage fotoniske kvanteteknologier ud af forskningslaboratoriet og anvende dem i virkeligheden. Strategien er at bruge modne teknologier, der allerede nu er tilgængelige. Foto: Colourbox

I løbet af de næste fire år skal forskere fra Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet, i samarbejde med Niels Bohr Instituttet, DTU og fire virksomheder omsætte årtiers kvanteforskning til kommercielle produkter, der kan skabe fuldstændig sikker, ubrydelig telekommunikation på det allerede eksisterende fibernet.

Målet er at udvikle og implementere såkaldt enkeltfotons kvantehardware, og projektet, der går under navnet FIRE-Q (Field-Ready single-photon Quantum technology), er blevet støttet med i alt 17,8 mio. kr. af Innovationsfondens Grand Solutions-program.

”Ved at udvikle teknologi, der baserer kommunikation udelukkende på enkelte fotoner og deres iboende kvanteegenskaber, kan transmission af information krypteres med et meget højt sikkerhedsniveau. Men fordi sådan et signal ikke kan forstærkes, skal udbredelsen ske gennem et materiale, der er ekstremt gennemsigtigt, for at det ikke går tabt,” siger Nicolas Volet, adjunkt ved Institut for Ingeniørvidenskab, Aarhus Universitet, og ekspert i fotonik.

Moderne telekommunikation er baseret på laserstråler, der passerer gennem optiske fibre, som spænder over hele Jorden. Signalet mister imidlertid styrke, når det transmitteres gennem fibrene på grund af spredning og absorption af de omrejsende fotoner.

Derfor afhænger hele fibernetværket af forstærkere, der normalt placeres ca. for hver 100 km. En optisk effekt på 1 milliwatt i det konventionelle tele-spektralbånd svarer til en strøm af et par millioner, milliarder fotoner (ca. 1015) pr. sekund.

I dette projekt arbejder forskerne således med enheder, der udsender én – og kun én – foton ad gangen.

”Vores optisk integrerede kredsløb vil omfatte udelukkende optiske signalbehandlings-funktioner til at kode information på lysbølgesignalet. Denne manipulation af enkelte fotoner opnås på den samme chip via optiske ikke-lineariteter, og det reducerer systemets samlede fodaftryk og strømforbrug,” siger Nicolas Volet.

I projektet forventer forskerne at komme et langt skridt hen imod at tage fotoniske kvanteteknologier ud af forskningslaboratoriet og anvende dem i virkeligheden. Strategien er at bruge modne teknologier, der allerede nu er tilgængelige. I alt 15 år har Nicolas Volet og hans kollega lektor Martijn Heck forsket i fotoniske enheder, som er baseret på materialer, der er kompatible med høj-volumen produktionskapacitet.

Derfor er formålet med projektet således også, at gøre teknologien billig og let tilgængelig ved brug af generiske og ”klar-til-brug”-materialer.

”Vi tror på, at en sådan klar-til-brug kvanteteknologi vil være til gavn for de mange dele af samfundet, hvor netværkssikkerhed er kritisk,” siger Nicolas Volet.

Med i projektet er virksomhederne Sparrow Quantum, SiPhotonIC, nanoPHAB (Holland), Swabian Instruments (Tyskland) samt universiteterne Danmarks Tekniske Universitet (DTU), Aarhus Universitet og Københavns Universitet, Niels Bohr-Institutet.


Kontakt

Nicolas Volet
Adjunkt, Aarhus Universitet
Mail: volet@eng.au.dk
Tel.: +45 93522084

AU Engineering, Institut for Elektro- og computerteknologi