揭秘量子信息與通信:“絕對(duì)安全”解決國(guó)防信息安全問(wèn)題
但如今,人們的這些顧慮可能會(huì)伴隨著量子通信技術(shù)的應(yīng)用和普及而被永遠(yuǎn)“埋葬”。
本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/201608/295607.htm廣義地說(shuō),量子通信是指利用量子比特作為信息載體來(lái)傳輸信息的通信技術(shù)。 量子通信內(nèi)涵很廣泛,量子隱形傳態(tài)、量子保密通信、量子密集編碼等都屬于量子通信領(lǐng)域。
但由于量子保密通信是目前最接近實(shí)用化的量子信息技術(shù),也是人類(lèi)目前掌握的唯一的無(wú)條件安全密碼技術(shù),因此,我們?nèi)粘L岬搅孔油ㄐ艜r(shí)常常特指量子保密通信。
在量子通信過(guò)程中,發(fā)送方和接收方采用單光子的狀態(tài)作為信息載體來(lái)建立密鑰。通常來(lái)說(shuō),竊聽(tīng)者可能用三種方法進(jìn)行竊聽(tīng):
第一種方法是將單光子分割成兩部分,讓其中一部分繼續(xù)傳送,而對(duì)另一部分進(jìn)行狀態(tài)測(cè)量獲取密鑰信息。但由于單光子不可分割,因此這是不可能的。
第二種可能的方法是竊聽(tīng)者希望截取單光子后,測(cè)量其狀態(tài),然后根據(jù)測(cè)量結(jié)果發(fā)送一個(gè)新光子給接收方。但由于竊聽(tīng)者不能精確地對(duì)光子的狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量,所以發(fā)送給接收方的光子的狀態(tài)與其原始狀態(tài)會(huì)存在偏差。這樣,發(fā)送方和接收方可以利用這個(gè)偏差來(lái)探測(cè)到竊聽(tīng)者對(duì)光子的測(cè)量擾動(dòng),從而檢驗(yàn)他們之間所建立的密鑰的安全性。
第三種可能的方法是竊聽(tīng)者截取單光子后,通過(guò)復(fù)制單光子的狀態(tài)來(lái)竊取信息。但按照量子不可克隆原理,未知的量子態(tài)不可能被精確復(fù)制。
因此,無(wú)論是現(xiàn)在還是將來(lái),無(wú)論破譯者掌握了多么先進(jìn)的竊聽(tīng)技術(shù)、多強(qiáng)大的破譯能力,只要量子力學(xué)規(guī)律成立,由量子通信建立起的秘密就無(wú)法被破解。
可以說(shuō),量子通信系統(tǒng)的問(wèn)世,重新點(diǎn)燃了建造“絕對(duì)安全”通信系統(tǒng)的希望。通向“絕對(duì)安全通信”這個(gè)千百年來(lái)人類(lèi)夢(mèng)想大道的入口,在量子物理的指引下,又重新顯露在人們視野之中。
得益于這種“絕對(duì)安全”,通過(guò)量子通信,人們可以從根本上解決國(guó)防、金融、政務(wù)、商業(yè)等領(lǐng)域的信息安全問(wèn)題。因此,量子通信被視為是保障未來(lái)信息社會(huì)通信安全的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
更進(jìn)一步來(lái)講,量子通信還能實(shí)質(zhì)性地提升國(guó)家的信息技術(shù)水平和信息產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力,實(shí)現(xiàn)國(guó)家信息系統(tǒng)建設(shè)的跨越式發(fā)展,對(duì)國(guó)家綜合國(guó)力的提升、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
正因于此,其也成為世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的科技和產(chǎn)業(yè)高地。
大國(guó)競(jìng)賽新高地
1984 年,美國(guó)IBM 公司的Bennett和加拿大蒙特利爾大學(xué)的Brassard 共同提出了第一個(gè)量子密碼通信方案,即著名的BB84 方案,這標(biāo)志著量子通信領(lǐng)域的誕生。
1992 年,Bennett 提出了簡(jiǎn)化的BB84 方案(稱(chēng)為B92 方案),并與Bessette 合作,第一次在實(shí)驗(yàn)上原理性演示了量子密鑰分發(fā)。此后,量子密碼分配開(kāi)始得到各方的重視。
2006 年,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)在世界上首次利用誘騙態(tài)方案實(shí)現(xiàn)了安全距離超過(guò)100 公里的光纖量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn);同時(shí),美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室—美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局聯(lián)合實(shí)驗(yàn)組和維也納大學(xué)物理學(xué)家Anton Zeilinger 教授領(lǐng)導(dǎo)的歐洲聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室也使用誘騙態(tài)方案實(shí)現(xiàn)了安全距離超過(guò)100 公里的量子密鑰分發(fā)。
可以說(shuō),這3 個(gè)實(shí)驗(yàn)真正打開(kāi)了量子通信技術(shù)應(yīng)用的大門(mén),量子通信得以從實(shí)驗(yàn)室演示開(kāi)始走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化。
評(píng)論