es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación formado por la Universidad de Linköping, el Real Instituto de Tecnología KTH, la Universidad de Estocolmo y la Universidad Tecnológica de Chalmers ha desplegado con éxito un enlace de distribución de claves cuánticas (QKD) de larga distancia con nodos fiables de 303 km de longitud total en el sureste de Suecia, integrándolo en una red de telecomunicaciones dinámicamente reconfigurable. La topología de la red conecta el laboratorio universitario de Linköping con el Centro Nacional de Cuántica de Estocolmo a través de un nodo fiable intermedio, combinando fibra monomodo (SMF) estándar de larga distancia y segmentos de acceso de fibra multimodo (MCF) para simular una infraestructura empresarial heterogénea.

La arquitectura experimental conecta un enlace de fibra oscura alquilado de 270 km de GlobalConnect con un enlace de acceso de fibra multimodo de siete núcleos enrollado de 33 km. Para superar las altas pérdidas de transmisión en los dos tramos principales —el subtramo de 110 km entre Linköping y Nyköping (pérdida de 23 dB) y el tramo de 160 km entre Nyköping y Estocolmo (pérdida de 36 dB)— los investigadores modificaron el sistema comercial ThinkQuantum (QuKy EDU Pro). Los receptores se adaptaron para conectar detectores externos de fotón único de nanocables superconductores (SNSPD), reemplazando los diodos de avalancha de fosfuro de indio y galio (InGaAs) estándar en modo de compuerta interna. Los SNSPD proporcionaron una eficiencia de detección de hasta el 93 % y una tasa de recuento oscuro ultrabaja de ≤1 recuento por segundo, lo que elevó directamente la tasa de generación de claves (SKR) en el tramo inicial de 110 km de 0,16±0,02 kbit/s a 4,75±0,71 kbit/s.

En el enlace de acceso de Linköping con multiplexación por división espacial, el canal cuántico se enrutó activamente a la fibra a través de un conmutador de fibra óptica multipuerto Polatis. El sistema mantuvo una tasa de clave positiva al conmutar dinámicamente el canal QKD a dos núcleos de baja pérdida designados, forzando al controlador de polarización automático a realinear el estado de polarización de forma autónoma en decenas de segundos durante la sesión. Este flujo cuántico coexistió con un canal de datos Ethernet clásico activo de 10 Gbps (que opera a 1546,12 nm con una potencia de transmisión de 0 dBm) y se inyectó ruido óptico continuo de banda ancha mediante un diodo emisor de luz (LED) de 1550 nm para simular la contaminación por diafonía de servicios de telecomunicaciones paralelos.

Durante más de 92 horas de funcionamiento continuo, la capa física introdujo bloques de clave sin procesar en sistemas integrados de gestión de claves (KMS), configurados para ejecutar automáticamente el protocolo de retransmisión de claves de nodos fiables. Dado que el tramo Linköping-Nyköping mantuvo un rendimiento medio de generación de claves más alto que el tramo de alta pérdida Nyköping-Estocolmo, los buffers de almacenamiento local del KMS absorbieron la diferencia de velocidad. Esta capacidad de almacenamiento en búfer evitó el agotamiento de claves en el enlace virtual de extremo a extremo durante las pausas locales del hardware, como el ciclo de condensación de helio de 24 horas inherente a los SNSPD de enfriamiento por adsorción en el nodo de Linköping.

Para verificar la utilidad práctica de las tasas de clave fluctuantes, las claves generadas se aplicaron a la transmisión de imágenes con seguridad teórica de la información mediante libreta de un solo uso (OTP) en una ventana limitada de 100 segundos. Los investigadores compararon el rendimiento de la compresión JPEG 2000 basada en wavelets clásicas con el códec JPEG AI basado en aprendizaje profundo en un subconjunto de 2100 imágenes de la base de datos NUS-WIDE. Las pruebas mostraron que, bajo un presupuesto de clave altamente restringido, el códec JPEG AI impulsado por redes neuronales minimizó la asignación de bits necesaria por carga útil, conservando métricas de similitud perceptiva (LPIPS) y relación señal-ruido máxima (PSNR) más altas en comparación con los métodos tradicionales basados en transformadas, incluso bajo una inyección severa de ruido de red de hasta 3,4 µW. El manuscrito técnico completo que describe la configuración del hardware, el modelado de la diafonía en fibra y los parámetros de cifrado de imágenes está disponible a través del repositorio de acceso abierto arXiv.

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