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新型量子通信芯片問世 僅為現有裝置的千分之一

2019-12-07 來源:解放軍報 我要評論(0) 字號:

新興的量子通信技術倍受人們推崇。但現有的量子通信設備大而笨重,一定程度上制約了這項技術的應用發展。

新加坡研究人員在最新一期《自然·光子學》雜志上撰文稱,他們開發出一種量子通信芯片,長度僅為3~4毫米,使用標準工業材料硅等制成,其塊頭僅為現有設備的千分之一。通過這一小小芯片,就能實現量子通信的功能,大大縮小了量子通信設備的體積,有望為量子通信技術的普及應用鋪平道路。

上圖為最新研發的量子通信芯片。

上圖為最新研發的量子通信芯片。

研究團隊稱,盡管這個芯片小到了“極致”,但與現有安全標準相比,它使用了量子通信算法來提供優越的量子安全技術,為在線交易和電子通信提供更好的加密方法奠定了基礎,可安裝在智能手機、平板電腦和智能手表等緊湊型設備內,以提升其通信的安全性。

提起這個芯片,不得不說量子通信的安全性原理。量子通信是使用“量子通道”進行信息傳遞的,每一對糾纏狀態的粒子“量子通道”都不一樣,從而可以降低甚至消除傳輸過程中信息被攔截或泄露的風險。研究人員這樣打比方:寫信的人把“密碼”封裝在信封里,量子的特性決定了任何想看這封信的人必須把信封拆開;一旦被拆開,人們就會知道這封信被看過了。在量子通信系統中,如果這個封裝密碼的“信封”沒有被人“拆”過,就能確定這個密碼是安全的,用該密碼保護的信息自然也是安全的。而諸如微信、微博、電子郵件等平臺,都擁有自己的安全通信通道,幾乎都需要用戶通過密碼或生物識別數據進行傳輸,傳輸過程中存在一定的安全隱患。

之前,量子通信技術之所以未曾得到廣泛應用,除了量子通信設備大而笨重之外,還有一個關鍵性因素,就是它與現有光通信系統不完全兼容。“承載信息傳遞的信息高速公路已經建立,很難再為量子通信技術重建‘新跑道’,研究人員只能想方設法讓量子通信技術在現有的路上‘跑’起來。”相關研究人員介紹說。

為了實現兼容,有關研究團隊將目光投向了信息高速公路上的硬件——量子通信芯片上。他們解釋:如果量子通信設備也能像光通信器件那樣集成在芯片上,那么量子通信技術或許能在這條路上“跑”起來。研究團隊按照這樣的思路展開攻關,通過芯片設計、加工、封裝、量子通信系統搭建的步驟,歷時多年,量子通信芯片終于初獲成功。

量子技術是安全通信的未來。量子通信芯片的問世,使人們距離量子計算和通信越來越近,有助于開發下一代通信設備,顯著提升諸如軍事通信、銀行在線金融門戶等數字服務的安全性。

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