Lasern sÀnder ut en ljusstrÄle vid 405 nm vÄglÀngd, dvs med violett fÀrg. StrÄlen riktas mot en speciell kristall som genererar parvisa fotoner (ljuspaket) med 810 nm vÄglÀngd (infrarött), nÄgra miljoner per sekund. Av dem fÄngar kvantkrypteringsapparaten upp omkring 20 000 pÄ varje sida. En av fotonerna i varje par fortsÀtter rakt fram och fÄngas in i en optisk fiber. Den andra studsar pÄ en spegel och fÄngas in av en annan fiber.
Via fibrerna fortsÀtter varje foton till en polariserande strÄldelare (en halvgenomskinlig spegel). De fotoner som blir vertikalt polariserade studsar in i en fiber som motsvarar en nolla, de horisontellt polariserade gÄr rakt fram in i en fiber som motsvarar en etta. Fibrerna för fotonerna vidare till en detektor som rÀknar dem en och en och signalerar etta eller nolla. AnvÀndarna kan vÀlja vilken riktning som rÀknas som "vertikal" strax före den polariserande strÄldelaren.
Kvantkrypto Àr ett sÀtt att skicka en kryptografisk nyckel sÄ att det mÀrks om nÄgon har lyssnat. Man kodar in sin binÀra kryptonyckel i enstaka fotoners polarisation. Vertikal polarisation motsvarar en nolla och horisontell motsvarar en etta. KÀllan Àr sÄdan att polarisationen Àr lika hos bÀgge fotonerna i ett par, vilket gör att de tvÄ anvÀndarna fÄr samma data i form av en lista med ettor och nollor. Genom att variera vilken riktning som rÀknas som "vertikal" garanterar de att ingen kan komma Ät informationen utan att avslöjas. Den som försöker tjuvlyssna vet inte vilken instÀllning som valts, utan mÄste gissa för varje enskild foton. Men i enlighet med kvantmekanikens osÀkerhetsrelation pÄverkas dÄ fotonens egenskaper. Detta mÀrks som brus i den fÀrdiga nyckeln och avsÀndaren och mottagaren kan dÄ avslöja avlyssningen.
Kvantkryptering har stadigt vĂ€xt under nĂ€rmare trettio Ă„r frĂ„n teoretiskt koncept (1984) via laboratorieexperiment (1990) till ett omrĂ„de med flera leverantörer av utrustning för praktiskt bruk (idag). Ămnet ingĂ„r numera som standard i moderna kursböcker i kryptoteknik, och Ă€r det första system baserat pĂ„ kvantmekanisk databehandling som blivit kommersiellt tillgĂ€ngligt. I praktiken anvĂ€nds kvantkrypto Ă€n sĂ„ lĂ€nge bara pĂ„ försök av en handfull banker och telekomföretag. AvstĂ„ndet mellan sĂ€ndare och mottagare i kommersiella system kan inte vara större Ă€n 50-60 kilometer. PĂ„ lĂ€ngre strĂ€ckor blir förlusterna i den optiska fibern alltför stora.
Den utrustning vi har pÄ ISY, i Informationskodningsgruppen, Àr avsedd för studentlaborationer, och Àr inte nÄgot av de kommersiella system som finns. Utrustningen bestÄr av en fotonkÀlla som sÀnder ut s k "snÀrjda" (pÄ engelska "entangled") fotonpar, och tvÄ mottagarstationer som vardera anvÀnder en polariserande strÄldelare och tvÄ enkelfotondetektorer. KÀllans kvantmekaniska egenskap Àr att de tvÄ fotonerna alltid har lika polarisation, om de tvÄ anvÀndarna valt samma riktning som "vertikal." Systemet har levererats av en forskargrupp inom Linnécentret för kvantinformatik vid SU.
Studenterna fÄr alltsÄ numera pröva kvantkryptering, i kursen Kryptoteknik pÄ LiU. Tekniken ingick Àven tidigare i kursen men bara som teoretisk genomgÄng, och att sÀtta upp och mÀta pÄ en existerande lÀnk med denna typ av kommunikation ger en helt annan förstÄelse. Studenterna fÄr dÀrför utföra en praktisk laboration pÄ ett verkligt kvantkryptosystem. Man stöter pÄ kvantmekanik i informationssystem Àven i andra kurser, t ex i doktorandkursen Kvantinformatik hÀr pÄ ISY eller kursen Kvantdatorer pÄ IFM. PÄ sikt kan andra kurser dra nytta av utrustningen eftersom den hjÀlper till med förstÄelsen av kvantmekanikens mÀrkliga vÀrld.
Via fibrerna fortsÀtter varje foton till en polariserande strÄldelare (en halvgenomskinlig spegel). De fotoner som blir vertikalt polariserade studsar in i en fiber som motsvarar en nolla, de horisontellt polariserade gÄr rakt fram in i en fiber som motsvarar en etta. Fibrerna för fotonerna vidare till en detektor som rÀknar dem en och en och signalerar etta eller nolla. AnvÀndarna kan vÀlja vilken riktning som rÀknas som "vertikal" strax före den polariserande strÄldelaren.
Kvantkrypto Àr ett sÀtt att skicka en kryptografisk nyckel sÄ att det mÀrks om nÄgon har lyssnat. Man kodar in sin binÀra kryptonyckel i enstaka fotoners polarisation. Vertikal polarisation motsvarar en nolla och horisontell motsvarar en etta. KÀllan Àr sÄdan att polarisationen Àr lika hos bÀgge fotonerna i ett par, vilket gör att de tvÄ anvÀndarna fÄr samma data i form av en lista med ettor och nollor. Genom att variera vilken riktning som rÀknas som "vertikal" garanterar de att ingen kan komma Ät informationen utan att avslöjas. Den som försöker tjuvlyssna vet inte vilken instÀllning som valts, utan mÄste gissa för varje enskild foton. Men i enlighet med kvantmekanikens osÀkerhetsrelation pÄverkas dÄ fotonens egenskaper. Detta mÀrks som brus i den fÀrdiga nyckeln och avsÀndaren och mottagaren kan dÄ avslöja avlyssningen.
Kvantkryptering har stadigt vĂ€xt under nĂ€rmare trettio Ă„r frĂ„n teoretiskt koncept (1984) via laboratorieexperiment (1990) till ett omrĂ„de med flera leverantörer av utrustning för praktiskt bruk (idag). Ămnet ingĂ„r numera som standard i moderna kursböcker i kryptoteknik, och Ă€r det första system baserat pĂ„ kvantmekanisk databehandling som blivit kommersiellt tillgĂ€ngligt. I praktiken anvĂ€nds kvantkrypto Ă€n sĂ„ lĂ€nge bara pĂ„ försök av en handfull banker och telekomföretag. AvstĂ„ndet mellan sĂ€ndare och mottagare i kommersiella system kan inte vara större Ă€n 50-60 kilometer. PĂ„ lĂ€ngre strĂ€ckor blir förlusterna i den optiska fibern alltför stora.
Den utrustning vi har pÄ ISY, i Informationskodningsgruppen, Àr avsedd för studentlaborationer, och Àr inte nÄgot av de kommersiella system som finns. Utrustningen bestÄr av en fotonkÀlla som sÀnder ut s k "snÀrjda" (pÄ engelska "entangled") fotonpar, och tvÄ mottagarstationer som vardera anvÀnder en polariserande strÄldelare och tvÄ enkelfotondetektorer. KÀllans kvantmekaniska egenskap Àr att de tvÄ fotonerna alltid har lika polarisation, om de tvÄ anvÀndarna valt samma riktning som "vertikal." Systemet har levererats av en forskargrupp inom Linnécentret för kvantinformatik vid SU.
Studenterna fÄr alltsÄ numera pröva kvantkryptering, i kursen Kryptoteknik pÄ LiU. Tekniken ingick Àven tidigare i kursen men bara som teoretisk genomgÄng, och att sÀtta upp och mÀta pÄ en existerande lÀnk med denna typ av kommunikation ger en helt annan förstÄelse. Studenterna fÄr dÀrför utföra en praktisk laboration pÄ ett verkligt kvantkryptosystem. Man stöter pÄ kvantmekanik i informationssystem Àven i andra kurser, t ex i doktorandkursen Kvantinformatik hÀr pÄ ISY eller kursen Kvantdatorer pÄ IFM. PÄ sikt kan andra kurser dra nytta av utrustningen eftersom den hjÀlper till med förstÄelsen av kvantmekanikens mÀrkliga vÀrld.
