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前瞻技術脈動：光子與量子技術（202305）

關鍵字：數位支付；量子加密技術；真空波動；可控光子概率位；數位指紋；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2023年11月23日
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圖、前瞻技術脈動：光子與量子技術（202305）
 
量子物理學家設計了一個絕對安全的數位支付系統
維也納大學的團隊提出了一種絕對安全的支付系統，以解決當今支付系統加密個資被破解的風險。該系統使用量子加密技術，由銀行將量子狀態發送到客戶端設備，於客戶端設備轉換成一次性的量子安全支付密碼(cryptogram)。客戶使用這個密碼向商店進行支付，同時商家向銀行驗證該筆支付。該系統的絕對安全性來自於任何對量子狀態的讀取行為都能即時被察覺，保證了cryptogram的安全性。這項研究為支付領域帶來了新的保護方式，解決了傳統加密方法可能存在的漏洞和風險，提供了更高水平的安全性保護，相關研究成果已發表於《Nature Communications》期刊中。
參考資料：Quantum physicists design unconditionally secure system for digital payments. phys.org, 2023/07/04.
 
研究證明了對量子波動的控制，釋放了超精確場感測的潛力
麻省理工學院的研究團隊在量子技術領域，首次證明了量子隨機性的控制。研究小組專注於量子物理學的一個獨特特徵，即「真空波動」。傳統上概率計算系統利用某些過程的固有隨機性來執行計算。它們不只是提供正確答案，而是提供一系列可能的結果，每個結果都有其相關的概率。這本質上使它們非常適合模擬物理現象和解決優化問題，其中可能存在多種解決方案。但概率計算卻缺乏對與量子隨機性相關的概率分佈的控制，然而研究人員已證明，將弱雷射「偏置」注入光學參量振盪器（自然生成隨機數的光學系統）可作為「偏置」量子隨機性的可控源。團隊成功展示操縱與光學參量振盪器輸出狀態相關的概率的能力，從而創建了第一個可控光子概率位（p位）。此外，該系統對偏置場脈衝的時間振盪表現出敏感性，甚至遠低於單光子水平。
參考資料：Study demonstrates control over quantum fluctuations, unlocking potential for ultra-precise field sensing. phys.org, 2023/07/13.
 
利用量子物理學來開發訊號保護技術
伊利諾大學芝加哥分校的研究人員從量子物理學獲得啟發，利用隨機且獨特的數位指紋來產生幾乎牢不可破的硬體加密系統，以改善無線設備間通訊安全。在傳統的無線射頻識別（RFID）系統中，加密金鑰存在記憶體晶片內，但記憶體晶片的大小有限且容易受到攻擊，於是透過使用量子物理的異常點算法來產生安全信號，再加上製造過程中的微小變化，每件硬體產品都略有不同，因此每個 RFID 設備都會利用特殊點的最大不確定性來生成獨特的數位指紋。(832字；圖1)
參考資料：Using quantum physics to secure wireless devices. NSF, 2023/05/30.


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