基于芯片的設(shè)備提高了量子安全通信的實(shí)用性

（文章來源：教育新聞網(wǎng)）
演示了基于芯片的新設(shè)備，其中包含量子密鑰分發(fā)所需的所有光學(xué)組件，同時提高了實(shí)際安全性。這個快速且經(jīng)濟(jì)高效的平臺已準(zhǔn)備好促進(jìn)極其安全的數(shù)據(jù)通信的實(shí)施，該通信可用于保護(hù)從電子郵件到在線銀行信息的所有內(nèi)容。

計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步將很快使當(dāng)今的加密在線數(shù)據(jù)的方法容易被竊聽。量子密鑰分配通過利用光的量子特性在用戶之間生成安全的隨機(jī)密鑰來加密和解密其在線數(shù)據(jù)，從而提供了難以穿透的加密。盡管量子密鑰分發(fā)與大多數(shù)光纖網(wǎng)絡(luò)兼容，但是需要更強(qiáng)大且更便宜的設(shè)備才能在實(shí)驗(yàn)室外執(zhí)行此加密方法。在光學(xué)協(xié)會(OSA)進(jìn)行高影響力研究的期刊《Optica》中，研究人員報(bào)告說，安全的量子密鑰交換可以在尺寸僅為6 x 2毫米的兩個基于芯片的設(shè)備之間完成，可能通過具有鏈接的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行長達(dá)200公里。

英國布里斯托大學(xué)的研究小組負(fù)責(zé)人亨利·塞梅年科說：“基于芯片的設(shè)備通過提供一個強(qiáng)大的，可大規(guī)模制造的平臺，大大減少了廣泛采用量子安全通信的障礙?！薄皩?，這些設(shè)備將成為標(biāo)準(zhǔn)的家庭互聯(lián)網(wǎng)連接的一部分，無論計(jì)算機(jī)技術(shù)如何發(fā)展，它都能確保我們的數(shù)據(jù)安全?！?/p>

新的量子密鑰分配設(shè)備基于在每部智能手機(jī)和計(jì)算機(jī)中使用的相同半導(dǎo)體技術(shù)。它們包含用于控制量子密鑰分發(fā)所需的微弱光子光信號的復(fù)雜電路，而不是用于引導(dǎo)電流的電線。芯片中的納米級組件使大幅降低量子通信系統(tǒng)的尺寸和功耗成為可能，同時保持了對于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要的高速性能。Semenenko說：“憑借其密集封裝的光學(xué)組件，我們基于芯片的平臺提供了其他選擇所無法達(dá)到的精確控制和復(fù)雜程度?！薄八鼘⒃试S用戶使用具有成本效益的設(shè)備訪問安全的網(wǎng)絡(luò)，該設(shè)備的大小與我們今天用來訪問Internet的路由器相同?！?/p>

研究人員設(shè)計(jì)了這個新平臺，以便利于整個城市的網(wǎng)絡(luò)并大大減少用戶之間所需的連接數(shù)量。

Semenenko說：“我們的平臺允許單個用戶連接到一個集中節(jié)點(diǎn)，該集中節(jié)點(diǎn)可以與其他每個用戶進(jìn)行安全的通信?！薄半S著量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，集中式節(jié)點(diǎn)將提供至關(guān)重要的基礎(chǔ)設(shè)施，最終將支持更復(fù)雜的通信協(xié)議?！毖芯咳藛T通過原理證明實(shí)驗(yàn)證明了他們基于芯片的新型設(shè)備，他們在布里斯托大學(xué)量子工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室模擬了一個200公里的光纖網(wǎng)絡(luò)。他們使用兩個獨(dú)立的芯片設(shè)備，顯示出錯誤率和速度可與最新的商用組件相媲美。

塞梅年科說：“我們證明了即使在不同的設(shè)備產(chǎn)生光子的情況下，這些基于芯片的設(shè)備也可以用來產(chǎn)生量子效應(yīng)?！薄斑@對于量子網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，在量子網(wǎng)絡(luò)中，每個用戶將控制自己分布在城市各處的設(shè)備?！?/p>

研究人員計(jì)劃通過開發(fā)專用硬件使系統(tǒng)更實(shí)用。然后，他們將使用布里斯托爾市周圍的光纖網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建具有許多用戶的示范城市網(wǎng)絡(luò)。
（責(zé)任編輯：fqj）