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，同時提高了實際安全性。這個快速且經(jīng)濟高效的平臺已準(zhǔn)備好促進極其安全的數(shù)據(jù)通信的實施，該通信可用于保護從電子郵件到在線銀行信息的所有內(nèi)容。

計算技術(shù)的進步將很快使當(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，但是需要更強大且更便宜的設(shè)備才能在實驗室外執(zhí)行此加密方法。

在光學(xué)協(xié)會(OSA)進行高影響力研究的期刊《Optica》中，研究人員報告說，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)進行長達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。”“將來，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，無論計算機技術(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和計算機中使用的相同半導(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。”

研究人員設(shè)計了這個新平臺，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，該集中節(jié)點可以與其他每個用戶進行安全的通信。”“隨著量子網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，集中式節(jié)點將提供至關(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

研究人員通過原理證明實驗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)實驗室模擬了一個200公里的光纖網(wǎng)絡(luò)。他們使用兩個獨立的芯片設(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)。”“這對于量子網(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。”

研究人員計劃通過開發(fā)專用硬件使系統(tǒng)更實用。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)。