量子加密技术的成本相对较高,主要体现在以下几个方面:
- 设备成本:
- 量子纠缠源:产生和操控量子纠缠态是量子加密的基础,而高质量的量子纠缠源制造难度大,需要高精度的技术和工艺,成本高昂。例如,一些基于非线性光学过程产生纠缠光子对的设备,其部件的精度要求达到纳米甚至亚纳米级别,导致设备价格昂贵.
- 单光子探测器:用于检测量子信号中的单个光子,需要极高的灵敏度和精度,且要在低温等特殊环境下工作以降低噪声干扰,这使得其成本也很高。据报道,以往部分量子加密通信中使用的单光子检测器,一台造价就可能逾100万日元.
- 量子随机数生成器:虽然部分应用中已有相对低成本的量子随机数生成芯片出现,如三星Galaxy Quantum 5手机中配备的S2Q000芯片,但在一些专业的量子加密系统中,高精度、高稳定性的量子随机数生成器成本仍然不低.
- 研发成本:量子加密技术涉及到量子力学、光学、信息科学等多个前沿学科领域,其基础理论研究和技术研发需要大量的科研投入,包括科研人员的薪酬、实验设备的购置与维护、科研项目的经费支持等。从量子加密的概念提出到如今的初步应用,各国都投入了大量的资金进行研究和开发,这也在一定程度上反映了其研发成本之高.
- 运行维护成本:量子加密系统对运行环境的要求极为苛刻,需要严格控制温度、湿度、振动等条件,以保证量子态的相干性和稳定性。这就需要配备专门的环境控制系统和监测设备,增加了运行维护的复杂性和成本。此外,量子设备的校准和维护也需要专业的技术人员和高精度的仪器设备,进一步提高了运行维护成本.
- 通信基础设施成本:量子加密通信目前主要依赖于光纤等通信介质进行量子信号的传输,但量子信号在光纤中传输时会随着距离的增加而迅速衰减,为了实现远距离的量子通信,需要建设量子中继站等基础设施来增强信号。量子中继站的建设和维护成本都非常高,这也限制了量子加密技术在大规模通信网络中的应用.
不过,随着技术的不断发展和进步,量子加密技术的成本也在逐渐降低 。例如,东京大学的小芦雅斗教授等人发现了在通信中利用光的波性质、使用廉价的通用产品进行检测也能验证安全性的方法,预计可以把量子加密通信设备的开发成本降至原先的约一成.