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(shí)提高了實(shí)際安全性。這個(gè)快速且經(jīng)濟(jì)高效的平臺(tái)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(tīng)。量子密鑰分配通過(guò)利用光的量子特性在用戶之間生成安全的隨機(jī)密鑰來(lái)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(huì)(OSA)進(jìn)行高影響力研究的期刊《Optica》中，研究人員報(bào)告說(shuō)，安全的量子密鑰交換可以在尺寸僅為6 x 2毫米的兩個(gè)基于芯片的設(shè)備之間完成，可能通過(guò)具有鏈接的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)200公里。

英國(guó)布里斯托大學(xué)的研究小組負(fù)責(zé)人亨利·塞梅年科說(shuō)：“基于芯片的設(shè)備通過(guò)提供一個(gè)強(qiáng)大的，可大規(guī)模制造的平臺(tái)，大大減少了廣泛采用量子安全通信的障礙。”“將來(lái)，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(wú)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。”

減少尺寸和電源需求

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(hào)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(jí)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(shí)保持了對(duì)于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要的高速性能。

Semenenko說(shuō)：“憑借其密集封裝的光學(xué)組件，我們基于芯片的平臺(tái)提供了其他選擇所無(wú)法達(dá)到的精確控制和復(fù)雜程度。”“它將允許用戶使用具有成本效益的設(shè)備訪問(wèn)安全的網(wǎng)絡(luò)，該設(shè)備的大小與我們今天用來(lái)訪問(wèn)Internet的路由器相同。”

研究人員設(shè)計(jì)了這個(gè)新平臺(tái)，以便利于整個(gè)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(shuō)：“我們的平臺(tái)允許單個(gè)用戶連接到一個(gè)集中節(jié)點(diǎn)，該集中節(jié)點(diǎn)可以與其他每個(gè)用戶進(jìn)行安全的通信。”“隨著量子網(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。”

演示設(shè)備

研究人員通過(guò)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?cè)诓祭锼雇写髮W(xué)量子工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)室模擬了一個(gè)200公里的光纖網(wǎng)絡(luò)。他們使用兩個(gè)獨(dú)立的芯片設(shè)備，顯示出錯(cuò)誤率和速度可與最新的商用組件相媲美。

塞梅年科說(shuō)：“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(lái)產(chǎn)生量子效應(yīng)。”“這對(duì)于量子網(wǎng)絡(luò)至關(guān)重要，在量子網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)用戶將控制自己分布在城市各處的設(shè)備。”

研究人員計(jì)劃通過(guò)開(kāi)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)。