盖世汽车讯 人工智能（AI）的蓬勃发展带来了前所未有的数据流量需求。然而，支撑其发展的基础设施却面临着日益严峻的挑战。AI数据中心必须提供比以往更快、更可靠的通信，同时还要应对飞速增长的用电量和迫在眉睫的量子安全威胁，这些威胁有朝一日可能会攻破现有的加密方法。

图片来源：期刊《先进光子学（Advanced Photonics）》

据外媒报道，为了应对这些挑战，期刊《先进光子学（Advanced Photonics）》最近发表的一项研究提出了一种量子安全架构，该架构大幅降低数字信号处理（DSP）的功耗，并满足了AI驱动数据中心光互连（AI-DCI）场景的所有严格要求。该系统能够以每秒太比特的速度传输数据，同时降低功耗，并抵御未来可能出现的量子威胁。

研究人员在论文中指出：“我们的工作为下一代安全、可扩展且经济高效的光互连奠定了基础，既能保护AI驱动的数据中心免受量子安全威胁，又能满足现代数据驱动应用的严苛要求。”

该系统围绕两个核心目标构建：高效传输数据并确保长期安全可靠。为了简化数据传输，它采用了一种称为自零差相干（SHC）传输的技术，即发射器将参考信号与数据信号一同发送。这使得接收器更容易解码和处理信号，同时仍保持高灵敏度和稳定性。该方法允许以每秒超过1.6 Tbps的速度发送数据，同时保持低功耗和低成本。

在安全性方面，该系统集成了量子密钥分发（QKD）技术，它利用量子力学原理生成加密密钥。这些密钥无法被拦截或复制，因此可以使用量子密钥增强的AES-256加密技术来保护经典传输。这确保了即使面对未来的量子计算机，也能提供强大而长期的保护。

为了处理经典（数据）信号和量子（QKD）信号，该系统使用多芯光纤，即在单根光纤内部包含多个独立传输通道。这种设计允许不同类型的信号并排传输而不会互相干扰，同时与当今的光纤基础设施完全兼容。

在使用七芯光纤的实验室测试中，经典数据信号通过SHC系统传输，量子信号通过QKD进行加密。该系统实现了平均229千比特每秒的密钥速率，并支持每芯光纤上400千兆比特每秒的加密数据传输。

在模拟真实环境的3.5公里光纤上进行的24小时连续测试中，该网络以每秒2太比特的速率传输经典数据，同时保持密钥生成速率（SKR，Secret Key Rate）平均为205千比特每秒。这每秒生成约583个安全加密密钥。在整个试验过程中，该系统消耗了1,440个会话密钥，并成功实时无误地加密和解密了21.6拍比特的经典数据。

这种全新的数据传输架构不仅满足了下一代数据中心的速度要求，而且还通过将光子学与量子密码学相结合，确保了强大的安全性。它克服了现有系统的瓶颈，并以极低的传输损耗运行，使其既高效又可靠。

研究人员指出：“通过将尖端光子学与量子密码学相结合，我们为构建安全、节能、超大容量的网络铺平了道路，从而能够支撑数据驱动型技术的指数级发展。”

研究结果为开发更高效、更安全的数据传输系统指明了方向，以应对自动驾驶汽车和大型语言模型等人工智能应用日益增长的需求。