Quantumsleutel voorkomt onderscheppen data uit glasvezel

Onderzoekers van de Universiteit Twente (MESA+ Instituut) hebben een beveiliging ontwikkeld voor multimode glasvezels. Deze is gebaseerd op het quantumkarakter van licht, waarin een enkel foton een heel alfabet kan representeren. Ze publiceren erover in Optics Express, journal van The Optical Society.

Het merendeel van de glasvezelverbindingen, zeker op de lange afstand, is ‘single-mode’: ze hebben één manier waarop het licht in de vezel beweegt. Zou je erin kijken, dan staat het licht aan of uit. Wel kunnen ze tegelijk veel kleuren licht transporteren: veel kanalen en grote hoeveelheden data via één glasvezel. ‘Multi-mode’ glasvezels hebben een grotere diameter en transporteren verschillende golfvormen, voor nog grotere hoeveelheden data. Tot nu toe worden ze vooral voor kortere afstanden ingezet in bijvoorbeeld datacenters, maar zijn naar verwachting ook geschikt om de zendstations voor de 5G mobiele standaard te verbinden.

Single-mode vezels zijn al te beveiligen door het quantumkarakter van licht te benutten, de UT-onderzoekers hebben nu ook een beveiliging voor multi-mode vezels ontwikkeld. Zou je in een dwarsdoorsnede kijken van de vezel, aan de kant van de ontvanger, dan is de plaats waar het licht binnenkomt doorslaggevend, én het gegeven dat een enkel foton meer informatie kan bevatten dan één bit, meldt de Universiteit van Twente.

Door de verschillende golfvormen, bestaat het licht in een multimode vezel, bij het bekijken van zo’n dwarsdoorsnede, al uit een patroon van spikkels met verschillende intensiteit: het is van nature al ‘gescrambeld’. Daar voegen de UT-onderzoekers nog een bewerking aan toe die ‘wave front shaping’ heet. De ontvanger kan vooraf een aantal ‘lichtpunten’ op de glasvezel definiëren waarop de informatie bij hem of haar moet binnenkomen. De afzender gaat het licht dan zodanig programmeren dat het precies op de juiste plek belandt.