空芯光纖里只填充了空氣，但這項技術的安全應用前景廣闊。
新型光纖里除了稀薄的空氣啥都沒填充，但可高效實現量子密鑰分發（QKD）。量子密鑰分發是基本上無法破解的一種安全協議，主要用于在網絡攻擊越來越復雜的時代保護敏感數據免遭竊取和破解。
英國電信（BT）花費數月研制傳統光纖電纜替代技術——空芯光纖，并于近日用六千米長的空芯光纖實驗了量子密鑰分發。
光纖通常由實芯玻璃絲制成，通過引導激光發射器發出的光信號來傳輸信息。空芯光纖則整條光纖中空，在玻璃環中填充空氣。
結果表明，這種設置更適合QKD，因為減少了不同信號間相互干擾和破壞整個過程的概率。
QKD的運行機制類似于傳統密碼：用加密密鑰將數據編碼為不可讀消息，接收方用此密鑰解密消息。這種方法的工作原理是將加密密鑰編碼到量子粒子（也稱為量子位）上，再將此量子粒子發送給另一個人，這個人測量量子位以獲取密鑰值。
對安全研究人員而言，這種方法很有意思，因為該方法基于量子物理定律：量子位一經測量就改變狀態。這意味著，如果第三方竊聽密鑰交換過程并測量量子位以求得加密密鑰，那就會不可避免地留下入侵痕跡。
因此，密碼學家認為QKD是“可證明”安全的。該方法有望為數據交換再加一層安全，尤其是在黑客不斷開發出各種工具破解現有安全協議的當下。
這種技術尚處于新生階段，研究人員正考察各種QKD實現方法；其中一種最為成熟的方法是用光纖電纜發送加載了加密密鑰的量子位和實際加密的消息。
但如果使用傳統光纖，也就是用實芯玻璃做成的那種光纖，這種協議的有效性有限。因為承載信息的光信號在玻璃中傳輸時容易擴散其波長，這種“串擾”效應可導致光信道泄漏進其他信道。
出于這個原因，加密消息無法通過承載量子位的同一光纖電纜傳輸，該電纜異常脆弱，易受串擾導致的噪聲影響。英國電信表示，整個過程就好比想在管弦樂隊旁邊悄聲交談。
這里就是空芯光纖可以大顯身手的地方了。在填充空氣的信道中，光信號不會那么分散，信道間的串擾也沒那么多。換句話說，即使在同一條光纖上傳輸，加密數據流和承載加密密鑰的微弱量子信號之間也存在明顯的分隔。
因此，空芯光纖是無需構建太多基礎設施的“一體式”解決方案，可作為更加高效的QKD備選方案。
英國電信的Catherine White向媒體透露稱：“我們現在知道，只要使用空芯光纖，我們就可以將量子信道放心架設在任何想架設的地方。而使用標準光纖，我們要么不得不為QKD系統分配單獨的光纖，要么不得不在做計劃時盡量避免涉及太多傳統電力。”
而且，在之前的試驗中，英國電信還證明了，通過填充空氣的空芯光纖發送光信號比通過實芯玻璃光纖發送快得多：該公司宣稱，用空芯光纖傳輸數據比用傳統光纖快50%。
也就是說，該項技術還可大幅減少數據傳輸延遲。White稱：“試驗表明了我們可以采用哪種材料，這種材料具有低延遲、低散射的良好特性。”
英國電信的試驗仍很有限：實驗并沒有走到交換實際加密數據的地步，而是觀察量子粒子沿高功率傳統信道（也就是光信號）傳輸時的行為。White表示，試驗的成功仰賴兩條信道都保持良好狀態的事實，而標準光纖達不到這種水平。
“我們只是證明了密鑰交換，并沒有測試加密。”
但試驗的參數，例如量子位錯誤率，表明該系統可有效生成能用于保護數據的密鑰。將此技術應用到數據交換的實驗如今正在進行。
下一個挑戰將是證明該技術是否能夠擴展。英國電信的試驗是在六公里長的光纖電纜上做的，這一距離遠小于其他實驗中研究人員成功傳輸量子粒子的距離：數百千米。
比如說，今年早些時候，東芝歐洲劍橋研究實驗室的研究人員在600千米長的光纖上演示了QKD。
對此，White解釋稱，由于具有低延遲和低散射特性，英國電信試驗中所用的空芯光纖并非低損耗的，而低損耗是擴展QKD距離的重要屬性。不過，研究人員正在調整材料，嘗試改善這種材料在低損耗方面的表現。
White稱：“研究發現顯示，為特定波長調諧光纖時，我們能夠將損耗降低到令人驚異的地步。這表明前景非常光明，我們期待下一步進展。”
這確實意味著空芯光纖有可能實現更長的QKD距離。
來源：數世咨詢