Phòng thí nghiệm Ứng dụng và Công nghệ Lượng tử (QTA Lab), thuộc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông (PTIT), đã phát triển thành công nguyên mẫu đầu tiên của nền tảng thử nghiệm Phân phối Khóa Lượng tử (Quantum Key Distribution – QKD) tự động dựa trên giao thức BB84. Quá trình nghiên cứu và phát triển được thực hiện tại Trung tâm Công nghệ Chiến lược Úc – Việt (AVSTC), nơi QTA Lab đặt trụ sở. Dự án được xây dựng trên nền tảng Bộ thiết bị Trình diễn Mật mã Lượng tử Thorlabs, với sự hỗ trợ từ AVSTC, tạo tiền đề quan trọng cho công tác đào tạo và nghiên cứu truyền thông lượng tử tại PTIT.
Phân phối khóa lượng tử (QKD) là một công nghệ truyền thông lượng tử cho phép hai bên thiết lập khóa mã hóa với mức độ bảo mật được đảm bảo bởi các quy luật của vật lý lượng tử. Khác với các kỹ thuật mật mã truyền thống, mọi nỗ lực can thiệp hoặc nghe lén quá trình trao đổi khóa lượng tử đều tạo ra những nhiễu có thể phát hiện được. Đây là một trong những yếu tố khiến QKD trở thành công nghệ đầy tiềm năng cho các hệ thống truyền thông bảo mật thế hệ mới.
Trong khi các hệ thống QKD thương mại được thiết kế để triển khai trong thực tế thường hoạt động như những giải pháp tích hợp cao, dạng “hộp đen”, khiến người dùng khó quan sát và tìm hiểu sâu về quá trình phân phối khóa bên trong hệ thống, nền tảng đào tạo của Thorlabs cho phép người dùng trực tiếp quan sát và hiểu rõ cách thức hoạt động của giao thức BB84. Nhằm tiếp tục nâng cao khả năng phục vụ đào tạo và nghiên cứu, QTA Lab đã phát triển các module phần cứng và phần mềm chuyên dụng, giúp tự động hóa các quy trình thí nghiệm quan trọng nhưng vẫn duy trì tính minh bạch và khả năng quan sát trực tiếp của hệ thống.
Nguyên mẫu hiện tại hỗ trợ tự động điều khiển thí nghiệm BB84, vận hành quy trình QKD trên máy tính, giám sát hệ thống theo thời gian thực và tự động thu thập dữ liệu. Những tính năng này góp phần nâng cao khả năng lặp lại và hiệu quả của các thí nghiệm trong phòng lab, đồng thời tạo nền tảng mở cho các nghiên cứu trong tương lai về đánh giá hiệu năng QKD, phát hiện hành vi nghe lén, các giao thức truyền thông lượng tử tiên tiến và mạng lượng tử.
Prototype of the automated BB84 Quantum Key Distribution (QKD) laboratory platform developed by QTA Lab, integrating the Thorlabs Quantum Cryptography Demonstration Kit with custom hardware, control software, and real-time monitoring
Sản phẩm này thể hiện định hướng của QTA Lab trong việc xây dựng các nền tảng thực nghiệm có tính ứng dụng cao, góp phần kết nối hoạt động đào tạo với nghiên cứu trong lĩnh vực công nghệ lượng tử. Thông qua việc tạo điều kiện để sinh viên và các nhà nghiên cứu trực tiếp tiếp cận, thực hành với các hệ thống truyền thông lượng tử thực tế, phòng thí nghiệm hướng tới đẩy nhanh quá trình phát triển nguồn nhân lực và thúc đẩy đổi mới sáng tạo trong lĩnh vực truyền thông lượng tử.
Mặc dù hiện vẫn đang ở giai đoạn nguyên mẫu nhưng nền tảng này đánh dấu một bước tiến quan trọng trong quá trình xây dựng hạ tầng nghiên cứu về truyền thông lượng tử tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông. Trong thời gian tới, QTA Lab sẽ tiếp tục mở rộng nền tảng nhằm phục vụ các nghiên cứu chuyên sâu, hoạt động đào tạo thực hành trong phòng thí nghiệm và hợp tác quốc tế, qua đó đóng góp vào sự phát triển của hệ sinh thái công nghệ lượng tử tại Việt Nam.
