研究人員制造的量子芯片比目前的設(shè)備小1000倍

新加坡南洋理工大學(xué)(NTU新加坡)的研究人員開(kāi)發(fā)了一種量子通信芯片，該芯片比當(dāng)前的量子裝置小1,000倍，但提供了同樣出眾的安全量子技術(shù)。

安全通信方法中使用的大多數(shù)領(lǐng)先安全標(biāo)準(zhǔn)(從ATM提取現(xiàn)金到在智能手機(jī)上在線購(gòu)買(mǎi)商品)均未利用量子技術(shù)。個(gè)人識(shí)別號(hào)碼(PIN)或密碼的電子傳輸可以被截獲，構(gòu)成一個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)。

與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相比，該微型芯片尺寸約為3毫米，使用量子通信算法提供增強(qiáng)的安全性。它通過(guò)將密碼集成在要傳遞的信息中來(lái)形成安全的量子密鑰，從而做到這一點(diǎn)。收到信息后，它會(huì)與密鑰一起銷(xiāo)毀，從而使其成為一種極其安全的通信形式。

它所需要的空間也比目前的量子通信設(shè)置少1000倍，后者可以像冰箱一樣大，甚至可以占據(jù)整個(gè)房間或辦公室地板的空間。這為更安全的通信技術(shù)打開(kāi)了大門(mén)，這些技術(shù)可以部署在智能手機(jī)，平板電腦和智能手表等緊湊型設(shè)備中。它還為在線交易和電子通信的更好的加密方法奠定了基礎(chǔ)。

在南洋理工大學(xué)劉愛(ài)群教授和郭梁傳副教授的帶領(lǐng)下，研究小組的研究結(jié)果發(fā)表在同行評(píng)審的領(lǐng)先期刊《自然光子學(xué)》上。

南大電氣與電子工程學(xué)院的劉教授說(shuō)：“在當(dāng)今世界，網(wǎng)絡(luò)安全非常重要，因?yàn)槲覀兊脑S多數(shù)據(jù)都是以數(shù)字方式存儲(chǔ)和通信的。幾乎所有數(shù)字平臺(tái)和存儲(chǔ)庫(kù)都要求用戶(hù)輸入密碼和生物識(shí)別數(shù)據(jù)，只要是這種情況，就可以竊聽(tīng)或解密。量子技術(shù)消除了這一點(diǎn)，因?yàn)槊艽a和信息都集成在發(fā)送的消息中，從而形成了量子密鑰。”

副教授Kwek解釋說(shuō)，量子通信通過(guò)使用隨機(jī)的代碼串來(lái)加密信息而起作用，該信息只能由預(yù)期的接收者使用正確的密鑰打開(kāi)。無(wú)需傳輸其他密碼或生物特征數(shù)據(jù)，這是當(dāng)前通信形式的標(biāo)準(zhǔn)做法。

“這就像發(fā)送一封安全的信件。想象一下，寫(xiě)這封信的人將郵件鎖定在一個(gè)信封中，同時(shí)它的鑰匙也在里面。接收者也需要使用相同的鑰匙才能打開(kāi)它。昆騰技術(shù)確保了密鑰分發(fā)的安全性，防止對(duì)密鑰進(jìn)行任何篡改。”南大國(guó)家教育學(xué)院的物理學(xué)家Kwek副教授說(shuō)。

(LR)NTU的劉愛(ài)群教授和Kwek Leong Chuan副教授展示了嵌入綠色電路板右下方的3mm量子通信芯片，該芯片比當(dāng)前設(shè)置小1,000倍，并提供了幾乎無(wú)法破解的加密級(jí)別。圖片來(lái)源：新加坡南大

軍事級(jí)通信技術(shù)，具有成本效益

包括Google和IBM在內(nèi)的世界上最大的科技公司都在競(jìng)相開(kāi)發(fā)量子超級(jí)計(jì)算機(jī)，它將以現(xiàn)在無(wú)法想象的速度徹底改變計(jì)算。

量子技術(shù)的一項(xiàng)備受期待的優(yōu)勢(shì)在于密碼學(xué)，即秘密通信的藝術(shù)。

隨著Internet服務(wù)的激增，諸如WhatsApp，F(xiàn)acebook，Skype，Snapchat，Telegram等電子郵件和消息傳遞平臺(tái)已經(jīng)創(chuàng)建了自己的安全通信渠道，即所謂的“經(jīng)典渠道”。

相反，攜帶信息的量子信道具有集成到加密數(shù)據(jù)中的安全協(xié)議。每個(gè)通道彼此唯一不同，從而減少甚至消除了在傳輸過(guò)程中信息被攔截或泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

簡(jiǎn)而言之，量子技術(shù)不需要“經(jīng)典渠道”中必需的密碼或生物特征數(shù)據(jù)的額外傳輸。這消除了攔截或信息泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，從而創(chuàng)建了幾乎不可破壞的加密。

由南大研究人員開(kāi)發(fā)的量子通信芯片將具有成本效益，因?yàn)樗褂脴?biāo)準(zhǔn)的工業(yè)材料，例如硅，這也使其易于制造。

劉教授說(shuō)：“這是通信安全的未來(lái)，我們的研究使我們更接近量子計(jì)算和通信。這將有助于引發(fā)下一代通信設(shè)備的創(chuàng)建，并增強(qiáng)諸如銀行在線金融門(mén)戶(hù)等數(shù)字服務(wù)。以及數(shù)字政府服務(wù)。”

NTU團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在尋求開(kāi)發(fā)傳統(tǒng)光通信系統(tǒng)和量子通信系統(tǒng)的混合網(wǎng)絡(luò)。這將改善量子技術(shù)的兼容性，該量子技術(shù)可用于更廣泛的應(yīng)用程序，例如互聯(lián)網(wǎng)連接。