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量子保密通信再下一城:千公里級量子密鑰分發(fā)
來源: | 作者:tpl-ca9231b | 發(fā)布時間: 2020-07-03 | 176 次瀏覽 | 分享到:
現(xiàn)代社會的進步離不開大規(guī)模信息交換。因此,全球敏感數(shù)據(jù)的安全通信也成了越來越寶貴的財富。為執(zhí)行這項任務(wù)而廣泛采用的各種數(shù)學(xué)工具在量子物理學(xué)原理的輔助下,能進一步增強通信鏈路的安全性。這項技術(shù)有很多優(yōu)點,比如它能幫助加密的信息抵御可能因計算能力提升而出現(xiàn)的潛在威脅。

現(xiàn)代社會的進步離不開大規(guī)模信息交換。因此,全球敏感數(shù)據(jù)的安全通信也成了越來越寶貴的財富。

  為執(zhí)行這項任務(wù)而廣泛采用的各種數(shù)學(xué)工具在量子物理學(xué)原理的輔助下,能進一步增強通信鏈路的安全性。這項技術(shù)有很多優(yōu)點,比如它能幫助加密的信息抵御可能因計算能力提升而出現(xiàn)的潛在威脅。

量子密鑰分發(fā)是一種可以保證安全通信的加密技術(shù)。量子密鑰分發(fā)是一種可以保證安全通信的加密技術(shù)。

  但是,可能的通信范圍以及所用器件的可信度也面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的印娟等人發(fā)表在《自然》上的研究表明,這種加密方案能在超過1000公里的距離上進行部署,而且不會影響量子技術(shù)所能確保的安全性。

  量子通信較主要的應(yīng)用是量子密鑰分發(fā)(quantum key distribution,QKD)。這種技術(shù)能讓相隔一定距離的雙方共享一個秘密比特串,也被稱為密鑰,雙方能用它加密、解密保密的信息,而不用對潛在竊聽者的計算能力進行假設(shè)。雖然這種理論上的**安全性嚴(yán)格以基本的自然規(guī)律為基礎(chǔ),但實際操作卻存在不同情況 。

  比如,可以讓雙方中的一方制備光量子態(tài)——量子通信中信息的天然物理載體,并將其發(fā)送給另一方測量 。利用標(biāo)準(zhǔn)的**通信處理這些數(shù)據(jù)后,雙方便可提取這一密鑰。這種場景的量子密鑰分發(fā)已經(jīng)在 400公里長的低損耗光纖和相距1200公里的星地通信鏈路中成功實現(xiàn)。

  雖然這些演示令人印象深刻,但它要求雙方的器件被完全表征且可信。此外,光纖傳輸介質(zhì)的損耗較終也會變得過高。因此,為實現(xiàn)安全密鑰分發(fā)而建立的網(wǎng)絡(luò)都包含中繼節(jié)點,且節(jié)點必須是可信的。這方面的限制可能不利于某些應(yīng)用。

  如果能利用發(fā)射端產(chǎn)生光的“糾纏”態(tài)進行分發(fā),就能大大降低對于可信的要求。糾纏態(tài)屬于量子物理學(xué)特有的性質(zhì),體現(xiàn)了**物理學(xué)所沒有的關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)可以通過量子中繼器傳輸,讓相隔遙遠的兩地物理系統(tǒng)糾纏起來。過去幾年已經(jīng)在這個方向上取得了重大進展。但迄今為止,糾纏分發(fā)的較遠距離只能通過直接傳輸糾纏態(tài)實現(xiàn)——光纖中大約為100公里,使用衛(wèi)星鏈路大概能達到1200公里。

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