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▲美国普渡大学的研究人员创造了一种每秒至少能产生3500万个光子的新型光源，这一成果将让实现利用光来成功传递保密信息的几率大大增加。
美国物理学网10月16日报道，在当今的网络世界，黑客的攻击对象包括从个人社交媒体账户到政府文件的一切领域，然而一旦量子通信成为现实，这一切麻烦和风险将在很大程度上被消除和规避。
量子通信利用被称为“光子”的光粒子而不是可破解的代码来保护所传递的信息。不过，目前单个光子能安全传送的信息量还很有限——该参数量被称为“秘密比特率”（secret bit rate）。美国普渡大学（Purdue University）的研究人员发明了一种新技术，能将“秘密比特率”提高100倍，达到每秒超过3500万个光子的传输率。这项研究成果于今年7月在网上首次公布，并于2018年8月8日发表在《纳米快报》（Nano Letters）中。
按照这一发展方向，该技术最终会实现高比特率的传输速度，从而使打造超级安全的“量子互联网”成为可能。这种被称为“波导”（waveguide）的信息通道网络能够在具有处理量子信息处理能力的设备、芯片、地点或者传输方之间传输单个光子。
普渡大学电子和计算机工程博士后研究员西米恩·博格达诺夫（Simeon Bogdanov）指出：“无论黑客的计算技术有多先进，根据物理定律，基本上不可能在不被发现的情况下对这些量子通信通道进行干扰，因为在量子层面上，光和物质对各种干扰都非常敏感。”从技术来讲，利用光来发送信息是一个概率游戏：发送一个比特的信息需要尝试多次。一个光源每秒产生的光子越多，成功传输信息的速度就越快。
博格达诺夫（Simeon Bogdanov）继续介绍道：“一个光源每秒可以产生大量的光子，但是实际上只有少数光子可以被用来传输信息，而这就极大地限制了量子通信的速度。”为了实现更快的量子通信，普渡大学的研究人员改进了激光束的光脉冲在人造“缺陷”中激发电子的方式——这也被称为晶格中的局部扰动——以及这种缺陷态如何一次只发射一个光子的机制。
普渡大学电子和计算机工程的杰出教授弗拉德·沙雷耶夫（Vlad Shalaev）解释道：“（在实验中）我们已经证明了室温下最亮的单光子光源能做到这一点，而通常具有类似亮度的光源只能在非常低的温度下实现此功能，这对于我们在室温下使用的计算机芯片来说是不切实际的。”接下来，研究人员计划把这个系统应用于电脑芯片电路，这将会意味着把等离子体天线和波导连接起来，如此光子就可以被按路线发送到芯片的不同部分，而不是向四面八方辐射。
科界原创
编译：Jonathan
审稿：alone
责编：张梦
期刊来源：《纳米快报》
期刊编号：1530-6984
原文链接：
https://phys.org/news/2018-10-unhackable-particles-quantum-internet.html
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