Cirka 3 mm i storlek, Det lilla chipet som utvecklats av NTU-forskare använder kvantkommunikationsalgoritmer för att ge ökad säkerhet jämfört med befintliga industristandarder. Den behöver också 1, 000 gånger mindre utrymme än nuvarande kvantkommunikationsinställningar, öppna dörrar för säkrare kommunikationsteknik som kan användas i kompakta enheter som smartphones, surfplattor och smarta klockor. Kredit:NTU Singapore
Forskare vid Nanyang Technological University, Singapore (NTU Singapore) har utvecklat ett kvantkommunikationschip som är 1, 000 gånger mindre än nuvarande kvantuppsättningar, men erbjuder samma överlägsna säkerhet som kvantteknik är känd för.
De flesta ledande säkerhetsstandarder som används i säkra kommunikationsmetoder – från att ta ut kontanter från bankomaten till att köpa varor online på smarttelefonen – utnyttjar inte kvantteknik. Den elektroniska överföringen av personligt identifieringsnummer (PIN) eller lösenord kan avlyssnas, utgör en säkerhetsrisk.
Ungefär tre millimeter i storlek, det lilla chippet använder kvantkommunikationsalgoritmer för att ge ökad säkerhet jämfört med befintliga standarder. Det gör det genom att integrera lösenord i informationen som levereras, bildar en säker kvantnyckel. Efter att informationen mottagits, den förstörs tillsammans med nyckeln, vilket gör det till en extremt säker form av kommunikation.
Den behöver också 1, 000 gånger mindre utrymme än nuvarande kvantkommunikationsinställningar som kan vara lika stora som ett kylskåp eller till och med ta upp utrymmet för ett helt rum eller kontorsvåning. Detta öppnar dörrar för säkrare kommunikationsteknik som kan användas i kompakta enheter som smartphones, surfplattor och smarta klockor. Det lägger också grunden för bättre krypteringsmetoder för onlinetransaktioner och elektronisk kommunikation.
Leds av NTU-professor Liu Ai Qun, och docent Kwek Leong Chuan, teamets resultat publicerades i en ledande peer-reviewed tidskrift, Nature Photonics .
Prof Liu, som kommer från NTU:s högskola för elektro- och elektronikteknik, sa, "I dagens värld, cybersäkerhet är mycket viktigt eftersom så mycket av vår data lagras och kommuniceras digitalt. Nästan alla digitala plattformar och arkiv kräver att användarna matar in sina lösenord och biometriska data, och så länge detta är fallet, den kunde avlyssnas eller dechiffreras. Kvantteknologi eliminerar detta eftersom både lösenordet och informationen är integrerade i meddelandet som skickas, bildar en kvantnyckel."
Assoc Prof Kwek förklarar att kvantkommunikation fungerar genom att använda randomiserade kodsträngar för att kryptera informationen, som endast kan öppnas av den avsedda mottagaren med rätt nyckel. Det finns inget behov av att överföra ytterligare lösenord eller biometriska data, vilket är standardpraxis i nuvarande kommunikationsformer.
"Det är som att skicka ett säkert brev. Föreställ dig att personen som skrev brevet låste in meddelandet i ett kuvert med dess nyckel också inuti. Mottagaren behöver samma nyckel för att öppna det. Quantum-tekniken ser till att nyckeldistributionen är säker, förhindra manipulering av nyckeln, ", sa Assoc Prof Kwek, en fysiker vid NTU:s Pedagogiska institut.
(L-R) NTU Prof Liu Ai Qun och Assoc Prof Kwek Leong Chuan som visar det lilla 3 mm kvantkommunikationschippet inbäddat längst ner till höger på det gröna kretskortet, vilket är 1, 000 gånger mindre än nuvarande inställningar och ger nästan okackbara nivåer av kryptering. Kredit:NTU Singapore
Kommunikationsteknik av militär kvalitet, gjorts kostnadseffektiva
Världens största teknikföretag inklusive Google och IBM tävlar om att utveckla kvantsuperdatorer som skulle revolutionera datoranvändning med hastigheter som nu är otänkbara.
En mycket efterlängtad styrka hos kvantteknologin ligger i kryptografi, konsten att hemlig kommunikation.
Med spridningen av internettjänster, e-post och meddelandeplattformar som WhatsApp, Facebook, Skype, Snapchat, Telegram etc., har skapat sina egna säkra kanaler för kommunikation – det som kallas "klassiska kanaler".
I kontrast, kvantkanaler som bär information har säkerhetsprotokoll som är integrerade i den krypterade datan. Varje kanal är unikt olika varandra, minska eller till och med eliminera risken för att information fångas upp eller läcker under överföringen.
Enkelt uttryckt, kvantteknik kräver inte ytterligare överföringar av lösenord eller biometriska data som är nödvändiga i "klassiska kanaler". Detta eliminerar risken för avlyssning eller information som läcker ut, skapa en nästan okrossbar kryptering.
Kvantkommunikationschippet som utvecklats av NTU-forskarna kommer att vara kostnadseffektivt eftersom det använder standardindustrimaterial som kisel, vilket också gör det enkelt att tillverka.
Prof Liu sa, "Detta är framtiden för kommunikationssäkerhet och vår forskning för oss närmare kvantberäkning och kommunikation. Det kommer att bidra till att skapa nästa generations kommunikationsenheter, samt förbättra digitala tjänster såsom finansiella onlineportaler för banker, och digitala statliga tjänster."
NTU-teamet letar nu efter att utveckla ett hybridnätverk av traditionella optiska kommunikationssystem och kvantkommunikationssystem. Detta kommer att förbättra kompatibiliteten för kvantteknologier som kan användas i ett bredare spektrum av applikationer som internetuppkoppling.
