Квантовая криптография является технологией, использующей законы квантовой физики для кодирования информации, передаваемой из одного пункта в другой. Это одна из немногих квантовых технологий на сегодняшний день, которая является достаточно "зрелой", для того чтобы выйти за пределы исследовательских лабораторий и применяться в различных областях, где требуется безопасная и надежная передача информации различного плана, к примеру, в банковских, правительственных и военных сетях.

Однако, для реализации технологии квантовой криптографии требуется, чтобы в точке передачи и в точке получения информации было установлено сложнейшее оборудование, которое обычно используется в научных лабораториях, ведущих исследования в области оптики и квантовой механики. У приемника и передатчика должен иметься источник единичных фотонов, устройства управления единичными фотонами, изменения их поляризации и сверхпроводящие высокочувствительные датчики, способные измерить характеристики единичных фотонов.

К тому же, оборудование на каждом из концов квантового канала должно быть тщательно синхронизировано между собой для того, чтобы устройства смогли точно измерить поляризацию передаваемых друг другу фотонов. И, если в передаваемый сигнал вмешивается какой-либо шум и искажения, которые меняют поляризацию фотонов, квантовый криптографический канал попросту перестает работать.

Все вышеописанное является препятствием для любой возможности использования технологий квантовой криптографии в составе малогабаритных мобильных устройство, таких, как ноутбуки, нетбуки, планшетные компьютеры и смартфоны. Но ученые из университета Бристоля (University of Bristol), возглавляемые Джереми О'Брайеном (Jeremy O'Brien), нашли подходящее решение, позволяющие встроит системы квантовой криптографии в мобильные устройства.

В новой технологии, согласно пояснениям исследователей, сложное квантово-оптическое устройство должно быть установлено только на одном конце квантового коммуникационного канала. Оборудование, установленное в точке А генерирует отдельные фотоны и посылает их через обычное оптическое волокно в точку Б, на другой конец коммуникационного канала. Оборудование на конце Б просто изменяет принимаемые фотоны света, кодируя в них передаваемую информацию, и отсылает их обратно к точке А. Такой подход позволяет кардинально упростить оборудование для точки Б, благодаря чему становится возможной его интеграция в состав мобильного устройства.

Для своей новой технологии обмена квантовой информацией группа О'Брайена разработала новый алгоритм квантового распределения ключа шифрования, который не требует абсолютной синхронизации устройств по разные стороны канала. Вместо синхронной работы, оборудование в точках А и Б делают большое количество случайных измерений, составляя список значений, которые встречаются чаще всего. Обработав полученные результаты с помощью специализированных алгоритмов, это оборудование вычисляет значение угла поляризации фотонов, которые несут закодированную информацию.

Таким образом реализуется технология динамической синхронизации между точками А и Б, которая может изменяться, следя за уровнем сигнала, временем прохождения фотонов в двух направлениях и за другими параметрами коммуникационного канала. Проведенные эксперименты показали, что технология динамической синхронизации, которая получила название rfiQKD (reference frame independent quantum key distribution), работает достаточно стабильно и надежно. Исследователи произвели сравнение алгоритма rfiQKD с алгоритмом BB84, стандартным алгоритмом, используемым в квантовой криптографии. Когда ученые добавили к передаваемому сигналу шумовой сигнал, алгоритм BB84 немедленно прекращал работать.

Новый алгоритм rfiQKD оказался более помехозащищенным, он продолжал работать даже тогда, когда уровень шума поднимался почти до половины значения уровня полезного сигнала. В том случае, когда квантовая связь нарушалась из-за шума, после снижения уровня шума снова до допустимого значения синхронизация работы устройств происходила снова и работоспособность всей системы полностью восстанавливалась.

В результате своих трудов ученые получили систему, которая сможет стать основой технологий квантовой криптографии, встроенные в широкий ряд электронных устройств, предоставив возможность пользоваться безопасными коммуникациями каждому человеку.