Rete Sagnac a doppio campo per la distribuzione quantistica delle chiavi a lunga distanza: dimostrazione di principio

Abstract degli autori

La distribuzione quantistica delle chiavi (QKD) a doppio campo (TF) offre un approccio promettente alle reti QKD a lunga distanza, grazie alle sue prestazioni superiori in presenza di forti perdite di canale. A causa dei requisiti hardware specifici, quasi tutte le dimostrazioni di TFQKD a lunga distanza hanno coinvolto soltanto due utenti che si scambiano chiavi, anziché una rete con tre o più utenti. In questo lavoro dimostriamo sperimentalmente, come prova di principio, una rete Sagnac TFQKD a tre coppie di utenti che copre 127 km, utilizzando rivelatori a valanga a singolo fotone senza alcuna stabilizzazione attiva della fase né post-compensazione. Implementiamo procedure efficienti per mantenere la stabilità della polarizzazione e aggirare il rumore da retrodiffusione di Rayleigh, ottenendo una visibilità d’interferenza Sagnac stabile pari a $93\pm1$% nell’arco di un’ora. Su un canale di comunicazione asimmetrico con una fibra da 102 km e una perdita complessiva di 45 dB si ottiene un tasso di chiave sicura di $1.398\times10^{-5}$ bit per impulso. Per quanto ne sappiamo, questa è la prima rete TFQKD realizzata su fibre lunghe senza stabilizzazione attiva della fase né post-compensazione. I nostri risultati rappresentano un approccio altamente pratico e conveniente sotto il profilo dei costi per le reti QKD a lunga distanza.