Um grupo de pesquisa da Universidade de Hokkaido, Japão, em colaboração com a Mitsubishi Electric e com o apoio da Japan Science and Technology Agency (JST) e do National Institute of Information and Communication Technology (NICT) realizou, com segurança absoluta, uma transmissão de chave quântica numa distância de 40 km demonstrando, assim, experimentalmente, a possibilidade de realizar tais transmissões até 80 km.
Essa equipe desenvolveu uma fonte de um fóton, baseada na emissão de fluorescência paramétrica com um cristal não-linear, assim como um sistema de criptografia quântica operando a 1550 nm.
Além dos dois tipos de criptografia atuais, cognominados chaves privadas (DES) e chaves públicas (RSA), considerando a complexidade de seu algoritmo de criptagem, a criptografia quântica, inventada em 1984, utiliza um código da informação baseado numa variável física de um fóton (polarização, fase); dessa forma, é possível a dois interlocutores dividir uma chave de criptografia com uma confidencialidade absoluta.
A principal vantagem da criptografia quântica - conseqüência direta da natureza das medidas em mecânica quântica -, é que toda a escuta na linha de transmissão cria uma perturbação na informação transmitida, a qual revela aos dois participantes que sua informação está a descoberto.
No momento, a criptografia quântica está ainda em fase experimental, sendo sua realização feita via transmissões em fibras ópticas em mais de 100 km e, no ar, em mais de 150 km. Os dispositivos utilizam uma pseudofonte de um fóton, constituída de um diodo laser fortemente atenuado.
Os estados coerentes assim produzidos são uma aproximação muito boa de estados de um fóton, mas o uso de tal fonte compromete a segurança do sistema para transmissões a longas distâncias, devido à possibilidade, que não deve ser desprezada, da emissão de mais de um fóton num pulso óptico.
A geração de um fóton único é, portanto, um tema de pesquisa dos mais importantes e ativos. As fontes de fóton único são consideradas como um elemento indispensável na óptica quântica e no tratamento quântico da informação, para aplicações em criptografia quântica e para os computadores quânticos baseados em tecnologias fotônicas.
Fótons emaranhados para criptografia quântica.
Créditos: Potsdam University
O resultado da equipe de Hokkaido foi a transmissão com uma segurança incondicional em 40 km de fibra, em laboratório, com uma taxa de erro de 4,23%, utilizando uma fonte de fóton único, sabendo-se que a distância máxima possível esperada para uma fonte laser atenuada é de 20 km. Foram também feitas experiências que demonstraram a viabilidade técnica para uma transmissão em 80 km de fibra.
Dentre as aplicações potenciais da criptografia quântica estão a segurança nas transmissões interbancárias ou a transferência de dados confidenciais provenientes de centros de dados. Não obstante, outras equipes de pesquisa - tais como aquela da Universidade de Tóquio, Japão, trabalhando em colaboração com a NEC -, pensam que os sistemas de transmissão securizados por criptografia quântica não estão ainda suficientemente "maduros" para ser utilizados em escala real. Assim, não perspectivam sua comercialização antes de cinco anos.
Nikkei Sangyo Shinbun, January 16, 2007 (Tradução - MIA).
Nota do Scientific Editor: informações adicionais podem ser obtidas com a leitura dos artigos:
"Heralded single source at 1550 nm from pulsed parametric downconversion", A. Soujaeff, S. Takeuchi, T. Tsurumaru, K. Sasaki, T. Hasegawa, and M. Matsui, Journal of Modern Optics, volume 54, página 467, janeiro de 2007.
"Quantum key distribution at 1550 nm using a pulse heralded single photon source", A. Soujaeff, T. Nishioka, T. Hasegawa, S. Takeuchi, T. Tsurumaru, K. Sasaki and M. Matsui, Optics Express, volume 15, página 726, janeiro de 2007.