随着人工智能(AI)的快速发展，数据流量需求激增，AI数据中心面临着前所未有的挑战，包括更快的通信需求、激增的用电量以及量子安全威胁。为应对这些挑战，《先进光子学》杂志最近发表了一项研究，提出了一种量子安全架构，为AI数据中心光互连(AI-DCI)场景提供了解决方案。

该量子安全架构通过减少数字信号处理(DSP)的消耗，实现了每秒太比特级别的数据传输速度，同时降低了功耗。研究人员在论文中强调：“我们的工作为下一代安全、可扩展且经济高效的光互连铺平了道路。”为简化数据传输，架构采用了自零差相干(SHC)传输技术，使接收机能够更容易地解码和处理信号，同时保持高灵敏度和稳定性。该方法允许以每秒超过1.6Tbps的速度发送数据，且功耗和成本较低。

在安全方面，该架构集成了量子密钥分发(QKD)技术，利用量子力学原理生成无法被拦截或复制的加密密钥。通过量子密钥增强的AES-256加密技术，经典传输得到了强大且长期的保护。为处理经典和量子信号，系统采用多芯光纤设计，允许不同类型的信号并行传输而不会相互干扰。实验室测试中，该系统实现了平均229千比特/秒的密钥速率，并支持每芯光纤以400千兆比特/秒的速度传输加密数据。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，系统以每秒2TB的速率传输经典数据，同时保持平均安全密钥比(SKR)为每秒205KB，成功实时加密和解密了21.6PB的经典数据，且未出现任何错误。

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需求，还通过光子学与量子密码学的结合，确保了强大的安全性。它克服了现有系统的瓶颈，为自动驾驶汽车和大型语言模型等AI应用提供了更高效、更安全的数据传输解决方案。

更多信息： Xitao Ji 等，面向人工智能驱动数据中心的量子安全 DSP-lite 数据传输架构，Advanced Photonics (2025)。期刊信息： 先进光子学