高速、安全、可持续——这是电信的未来

美国马里兰大学的研究人员领导的一项研究揭示，先进的信息处理技术为数百万人提供了更环保的电信和强大的数据安全性。

该研究发表在《自然光子学》杂志上，报道了马里兰大学材料科学与工程系助理教授周有领导的工作。他们与美国能源部布鲁克黑文国家实验室的研究人员合作，开发出一种能够利用少量光线处理信息的新设备，从而实现了高效节能和安全通信。

传输电话信号的光学开关依赖光作为传输介质，并依赖电力作为处理工具，需要额外的能量来解释数据。周有研发的新型光学开关只利用光能进行全面传输，可以提高电信和计算平台的速度和能效。

早期测试显示，这项技术在能源方面取得了显著改进。传统光学开关需要10至100飞秒焦耳才能实现通信传输，而周有的设备仅消耗了这个数量的百分之一到十分之一的能量。通过利用材料的“非线性响应”特性，构建了一个能够利用少量光线进行信息处理的原型，为其研究组打开了新的机遇。

周有表示：“实现强烈的非线性是出乎意料的，这开辟了一个我们之前未曾探索的新方向：量子通信。”

为了构建这一设备，周有利用了布鲁克黑文实验室功能纳米材料中心的量子材料压机（QPress），这是美国能源部科学办公室在布鲁克黑文实验室提供的设备，为进行开放性研究的科学家提供免费使用权。QPress是一种用于合成具有单层原子厚度的量子材料的自动化工具。

下一步，周有的研究团队的目标是将能源效率提高到最小的电磁能量，这是实现所谓的量子通信的主要挑战，为数据安全提供了有希望的替代方案。

面对不断增加的网络攻击，构建针对黑客的复杂保护措施引起了科学界的兴趣。根据最近的Statista报告，去年通过传统通信渠道传输的数据可以被读取和复制，而不留下痕迹，造成了35亿用户数千次违规事件。

另一方面，量子通信则提供了一个有希望的替代方案，因为它们使用光来编码信息，而没有改变其量子状态就无法拦截。周有改善材料非线性的方法使其更接近实现这些技术。

这项研究得到了美国能源部科学办公室和国家科学基金会的支持。

编辑注：本新闻稿由马里兰大学和布鲁克黑文国家实验室联合发布。