Хотя теория квантового распределения ключей (QKD), родилась ещё в 1984 г., основанные на ней технологии квантового шифрования только сейчас выходят на уровень онлайнового применения. Компании в Европе уже предлагают системы лазерной связи с QKD, а Китай прошлым летом подемонстрировал пересылку квантового ключа через спутник между двумя наземными станциями на расстояние 12 тыс. км.

Проблема большинства этих систем, отметил Нурул Ислам (Nurul Islam), аспирант университета Дьюка (штат Северная Каролина), состоит в низкой скорости передачи ключей. Она не превышает десятков килобит в секунду, чего недостаточно, например, для квантового шифрования телефонных разговоров или потокового видео в Интернете.

Сотрудничество исследователей из Северной Каролины с коллегами из Окриджской Национальной Лаборатории и Университета Огайо, позволило приблизить технологии QKD к массовому применению. Созданная ими система генерирует и распределяет шифровальные ключи с производительностью порядка мегабит в секунду. Это в 5–10 раз быстрее, чем обеспечивают другие существующие квантовые решения и, при параллельном использовании нескольких систем, может удовлетворить требования к быстродействию современных интернет-приложений.

Как и в других методиках QKD, в этом случае информация кодируется маломощным лазерным лучом в отдельных фотонах, однако учёные нашли как упаковывать в них больше данных: два бита вместо одного. Дополнительный прирост быстродействия дают разработанные в Дьюкском университете скоростные детекторы фотонов.

Авторы статьи в Science Advances, рассказывающей об этом достижении, также смогли показать, что предложенная система защищена от типичных кибератак, даже при использовании её вместе с оборудованием, имеющим уязвимости.

Все компоненты экспериментальной установки, за исключением быстродействующего однофотонного детектора, выпускаются коммерчески, а закодированные в фотонах ключи шифрования можно рассылать через уже существующие оптоволоконные сети. Все это делает довольно простой задачу интеграции новой разработки в инфраструктуру Интернета.