Distribución de claves cuánticas µm (QKD) basada en drones

Andrew Conrad, Samantha Isaac, Roderick Cochran, Daniel Sánchez-Rosales, Brian Wilens, Akash Gutha, Tahereh Rezaei, Daniel J. Gauthier, Paul Kwiat

Abstracto

Los vehículos aéreos no tripulados (UAV) se utilizan en µm aplicaciones, desde defensa, aplicación de la ley, monitoreo ambiental, recuperación de desastres, fotografía aérea y entrega de paquetes de µm . Asegurar la comunicación inalámbrica entre drones en vuelo es fundamental para garantizar una operación segura y evitar múltiples tipos de ataques, como escuchas clandestinas, suplantación de identidad, interferencias, etc. Los protocolos de comunicación µm ofrecen mejoras con respecto a los enfoques clásicos. En este esfuerzo, presentamos el progreso hacia la demostración de la distribución de clave µm (QKD) entre dos drones en vuelo. Un desafío significativo incluye lograr el rendimiento del sistema utilizando las restricciones compactas de tamaño, peso y potencia (SWaP) del vehículo dron. Presentamos y evaluamos subsistemas críticos, incluida la fuente QKD, que se basa en diodos emisores de luz (LED) de cavidad resonante controlados por un FPGA, y analizamos una fuente QKD secundaria basada en un modulador de polarización acoplado a fibra. El sistema de Apuntado, Adquisición y Seguimiento (PAT) consta de varios subsistemas en cascada que proporcionan alineación de rumbo mediante balizas/cámaras infrarrojas (IR) con cardanes, y alineación fina mediante Espejos de Dirección Rápida (FSM) con codificadores absolutos y sensores de posición de retroalimentación. Analizamos la óptica de transmisión y recepción, incluyendo bancos ópticos impresos en 3D diseñados a medida. Finalmente, presentamosctode fotón único, un etiquetador de tiempo basado en FPGA y un novedoso algoritmo de sincronización de posprocesamiento estadístico. Establecer un enlace de comunicaciones cuánticas µm entre drones en vuelo es un prerrequisito importante para futuras aplicaciones cuánticas µm basadas en drones, como la distribución de entrelazamiento, la detección distribuida cuántica µm y la Verificación Posicional Cuántica µm (QPV).