2026年5月27日——研究人员表示，一种利用太赫兹波分发加密密钥的新方法，有助于在未来的量子驱动互联网中实现安全通信。

格拉斯哥大学的工程师们正在率先开发一种新的量子密钥分发方法，该方法使用太赫兹波，并通过一种从移动网络和WiFi改造而来的无线通信系统进行传输。

他们的研究结果发表在《IEEE量子工程汇刊》上，表明所提出的系统可以成为基于激光束和光纤基础设施的传统QKD平台的高保真、高能效替代方案，凸显了安全量子通信扩展到光学领域之外的潜力。

目前，互联网通信采用多种方法进行安全保护，包括传输层安全协议，该协议有助于确保机器之间的任何信息在传输过程中被截获时不易被解密。

然而，量子计算机的持续发展也对传统加密构成了威胁。量子计算机利用量子物理学的强大能力，其性能远超传统数字机器。预计量子计算机能够利用其先进能力轻松破解多种形式的加密。网络安全研究人员已经在开发QKD方面努力了一段时间，这是一种更安全的加密方法，一旦量子计算机开始在互联网上相互发送数据，它将有助于保持通信的私密性。

在这篇论文中，格拉斯哥团队展示了他们如何模拟和建模一个新系统的性能，该系统使用相干的太赫兹波，在三种旨在说明该技术不同实际应用场景的环境中实现量子密钥分发。

格拉斯哥大学詹姆斯·瓦特工程学院的Kaveh Delfanazari博士是该论文的通讯作者。他说：“构建量子互联网是一项重大的科学和工程挑战，因为量子计算机对热波动、电磁噪声和环境干扰高度敏感。”

“这些影响会迅速破坏脆弱的量子态，使得量子系统之间的可靠和安全通信变得极其困难。克服这一挑战对于实现大规模量子网络、分布式量子计算和下一代安全通信至关重要。”

“在格拉斯哥大学，我们已经在太赫兹量子通信技术方面进行了一段时间的研究。通过这个项目，我们渴望探索太赫兹技术作为未来量子世界构建模块的潜力，而全世界的科学家今天正在为此奠定基础。这是一篇概念性论文，但它的背后有彻底的模拟支持，我们对结果感到兴奋。”

该论文及其底层模拟提出了一个硬件系统，该系统围绕超导约瑟夫森结相干发射器构建，这是一类紧凑、低功耗的设备，可以产生量子太赫兹波。

模拟发射器产生的建模波通过一种称为正交频分复用的过程进行传输，该过程最初是为4G和5G移动网络以及WiFi开发的。OFDM将信号分割到许多并行的子载波上，使得单次爆发中可以发送更多由QKD保护的数据。

研究人员模拟了该系统在开放空气、太空和超冷电缆中的性能。在普通的室内或室外环境中，大气中的水蒸气会限制太赫兹技术的性能，该系统可以相干传输约四米——足以在数据中心或量子计算机内部实现高质量的通信。

在太空中，卫星未来可能共享量子通信而不受大气影响，团队表明该系统能够在超过100公里的距离上实现安全通信。

在可能用于量子硬件内部的低温冷却电缆中，团队的模拟表明，使用太赫兹波的安全信息可以传输长达26公里。

格拉斯哥大学的博士生张明琪是这篇论文的第一作者。她说：“我们相信，我们的建模工作清楚地展示了太赫兹技术在三种具有挑战性的环境中实现高性能量子密钥分发的潜力。”

“我们接下来的步骤是开始构建可以在实验室和现实世界中测试的物理系统，帮助我们验证结果，并开始克服我们在模拟中发现的一些局限性。我们已经开始采取行动来实现这一目标，并期待继续在这个有前景的领域进行研究。”

该团队的论文题为“用于大规模无线量子通信的正交频分复用连续变量太赫兹QKD”，发表在《IEEE量子工程汇刊》上。这项研究得到了皇家工程院、爱丁堡皇家学会和皇家学会的资助支持。