隨著網路技術的快速進展及智慧行動裝置的廣泛普及，科技帶來便利的同時，也伴隨著前所未有的資安威脅與挑戰。在此背景下，資訊安全需求與日俱增，新世代通訊對於保護資訊安全的技術要求也不斷提升。量子通訊技術憑藉其獨特的物理特性與安全優勢，已成為下一代資訊安全的關鍵技術，有望成為守護數位通訊安全的重要基石。

鴻海研究院(HHRI)半導體所所長暨陽明交大講座教授郭浩中所長及半導體所研究團隊，攜手陽明交大(NYCU)與台大(NTU)研究團隊，與日本情報通信研究機構(National Institute of Information and Communications Technology, NICT)開展跨國研究合作，成功改良差分相位偏移量子密鑰分配(DPS-QKD)技術，提出非同步位元速率編解碼新方案，提升量子密鑰分配的穩定性與低錯誤率表現。這項創新成果發表於《APL Photonics》國際期刊，並獲高度關注，論文詳情可參閱：https://pubs.aip.org/aip/app/article/9/12/126115/3328370/Asynchronous-bit-rate-differential-phase-shift

圖一、DPS-QKD 系統的架構圖。包括生成器(AWG 和放大器)、驅動器(電流源、電源供應器和偏置 T 接頭)、發射器(DFBLD)、調變器(強度和相位調變器)、光纖元件(單模光纖纏繞和衰減器)、解碼器(延遲干涉儀)，以及接收器(SPAD、直流阻隔器和 DSA)。下方插圖展示了三種類型的 DPS-QKD 編碼、解碼和檢測方案，包括同步(左)、非同步(中)，以及包含誘餌狀態的增強型非同步(右)方案，用於比較。

此研究利用非同步編解碼技術，透過縮短延遲線干涉儀(DLI)的光路差距，擴展自由光譜範圍(FSR)，成功改善DPS-QKD系統對環境熱擾動的耐受性。研究團隊測試了四種具不同FSR的纖維化DLI，從40 MHz到1 GHz，結果顯示FSR擴展至1 GHz後，量子位元錯誤率(QBER)降至2.2%，安全密鑰速率(SKR)提升至77.32 kbps。
此外，團隊選用一種線寬僅296.66 kHz且波長穩定性優異的分佈式回饋雷射二極管(DFBLD)作為光源，成功將波長擾動控制在±0.05 pm，並顯著降低長期解碼誤差。

圖二、使用不同纖維化延遲干涉儀(DLI)並對應自由光譜範圍(FSR)為 40、192 MHz 和 1 GHz 的非同步位元速率 DPS-QKD 流的解碼性能：(a)在 DLI 可視性為 91.76% 時獲得的量子位元錯誤率(QBER)和安全密鑰速率(SKR)；(b)在 DLI 可視性為最大值(約 96%)時獲得的 QBER 和 SKR；(c)模擬的可視性與溫度波動之間的關係；以及(d)放大顯示的可視性與溫度梯度變化的斜率，並隨 FSR 的增加而受到抑制。

與傳統同步技術相比，非同步DPS-QKD技術在提高對熱擾動的抗干擾能力方面具有顯著優勢，同時有效減少了對高精度溫控與電流控制設備的依賴，進一步降低系統運行成本。短光路的DLI設計更提高了干涉穩定性，使系統能在多變的環境條件下穩定運行長達數分鐘以上。
研究指出，該技術還具備靈活性，允許在高編碼與低解碼速率間進行動態調整，實現低功耗且高安全性的量子密鑰傳輸。這種技術的突破為量子密鑰分配應用在網路安全、金融與軍事領域鋪平了道路。
這項技術不僅顯示了量子通訊系統在安全性與穩定性方面的劃時代進步，也為未來量子加密技術的商業化應用奠定了堅實基礎。研究團隊強調，此次突破將成為推動全球量子通訊發展的重要里程碑。未來，他們計劃開發更高效的解碼算法，進一步實現大規模量子通訊系統的部署，促進新一代安全通信網絡的實現。