AI-enhanced future communications networks

VERSIONE IN ITALIANO: In questa tesi sviluppo un apparato di quantum key dstribution (QKD) basato su qubit codificati in time-bin nella banda C pensato per una infrastruttura mista, ossia tale da combinare un canale in spazio libero orizzontale con un'infrastruttura di fibra dedicata — cioè dedicata esclusivamente all'uso sperimentale. Sono stati usati due canali in spazio libero in due esperimenti diversi, uno di circa 50 m e il secondo di circa 500 m. Il segmento di fibra ottica invece collega il ricevitore posto sulla sommità dell'edifico con il laboratorio. I due test hanno prodotto tassi di chiave segreta medi rispettivamente di 793 kbps e 40 kbps, sia in condizioni diurne sia notturne. I risultati confermano che i vantaggi della banda C superano l'aumento della divergenza del fascio e che il sistema riesce a interconnettere le reti di fibra terrestri con lo spazio libero, aprendo la strada a futuri collegamenti quantistici satellitari e avvicinando la visione di un vero Internet quantistico globale alla realtà. ENGLISH VERSION: In this thesis I develop a quantum key distribution (QKD) apparatus based on qubits encoded in time-bin in the C-band, designed for a hybrid infrastructure — that is, one combining a horizontal free-space channel with a dedicated fiber infrastructure (dedicated exclusively to experimental use). Two free-space channels were used in two separate experiments: one of approximately 50 m and the second of approximately 500 m. The optical fiber segment connects the receiver located on top of the building to the laboratory. The two tests produced average secret key rates of 793 kbps and 40 kbps respectively, under both daytime and nighttime conditions. The results confirm that the advantages of the C-band outweigh the increased beam divergence, and that the system is capable of interconnecting terrestrial fiber networks with free space, paving the way for future satellite quantum links and bringing the vision of a true global quantum internet closer to realization.