今天,是第55個世界電信日。
1969年,國際電信聯(lián)盟第二十四屆行政理事會通過決議,將5月17日定為“世界電信日”。
隨著通信技術(shù)的不斷發(fā)展,在給人們帶來了極大便利的同時,也存在很多信息安全隱患。越來越多的企業(yè)與個人開始關(guān)注與自身相關(guān)的信息是否安全,以及正常的通信活動是否會出現(xiàn)信息丟失和被竊取的情況。量子通信主要就是解決通信安全性問題。
(資料圖片僅供參考)
媒體報道,今年3月,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士、徐飛虎教授等人,開發(fā)出高速高保真度集成光子學(xué)量子態(tài)調(diào)控、高計數(shù)率超導(dǎo)單光子探測等關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)百兆比特率的實時量子密鑰分發(fā),將國際成碼率紀(jì)錄提升一個數(shù)量級,對未來量子通信的大規(guī)模應(yīng)用具有重要意義。3月14日國際著名學(xué)術(shù)期刊《自然·光子學(xué)》發(fā)表了該成果。
在517這天,我們聊聊量子通信的“絕對保密”。
什么是量子、量子通信和量子密鑰
首先需要了解幾個基礎(chǔ)概念。
量子是光子、質(zhì)子、中子、電子、介子等基本粒子的統(tǒng)稱,是能量的最基本攜帶者。
量子是物理世界里最小的、不可分割的基本單元,是能量的最基本攜帶者。它是光子、質(zhì)子、中子、電子、介子等基本粒子的統(tǒng)稱??梢哉f,整個世界都是由量子組成的。比如,日常生活中的光,就由大量光量子組成。
量子通信是量子信息學(xué)的一個重要分支,它利用量子力學(xué)原理對量子態(tài)進(jìn)行操控,在兩個地點(diǎn)之間進(jìn)行信息交互,可以完成經(jīng)典通信所不能完成的任務(wù)。它有兩種最典型的應(yīng)用,一種是量子密鑰分發(fā),另一種是量子隱形傳態(tài)。量子密鑰分發(fā)克服了經(jīng)典加密技術(shù)內(nèi)在的安全隱患,也是迄今為止唯一被嚴(yán)格證明是原理上無條件安全的通信方式。
量子密鑰分發(fā)是通過對光量子態(tài)的傳輸和測量,產(chǎn)生不可截獲不可篡改,完全具備量子隨機(jī)性的量子密鑰。密鑰的呈現(xiàn)形式為二進(jìn)制比特,可以為各類數(shù)據(jù)通信建立牢不可破的加密,即量子加密通信。
量子技術(shù)為何保密性高
量子技術(shù)加密可以利用物理規(guī)律來保障信息的唯一性,這種技術(shù)是本質(zhì)性的,是瞬時完成的,在理論上不可破解。在量子信息中,有一條很基本的定理叫作“量子不可克隆定理”,它可以保證量子比特?zé)o法被精確復(fù)制。
在以往的通信方式中,就算寄件人粘好信封,滴蠟蓋上火印,也防不住有人拆開、讀完再復(fù)原;而用電磁波傳遞一個秘密時,“音量”再低,也防不住精細(xì)的竊聽。最終,可以設(shè)法將“音量”調(diào)低到如此程度:信息微弱到了極限——量子級別,而處于量子態(tài)的粒子具有“自我毀滅”的特性,任何間諜去測量都會破壞它,再小心的讀取都會徹底改變它,而不可能只改變一點(diǎn)點(diǎn),同時,拷貝也會破壞信息,并讓使用者知曉,也是這一特性讓它很適合做“保密工具”。
利用這個特性,量子通信也就保證了安全。
量子通信未來會不會取代傳統(tǒng)通信
專家張文卓介紹:“實際上,量子通信的目標(biāo)并不是要把傳統(tǒng)的數(shù)字通信給取代掉。比如量子密鑰分發(fā),它本身是為了讓傳統(tǒng)的數(shù)字通信變得更安全,并不能獨(dú)立存在。而量子隱形傳態(tài)則完全取決于量子計算機(jī)的發(fā)展。只有未來所有的經(jīng)典計算機(jī)都被量子計算機(jī)取代了,才完全會用這種通信方式。但問題是,量子計算機(jī)和傳統(tǒng)計算機(jī)就好比核武器和常規(guī)武器,是不可能完全取代彼此的。未來應(yīng)該是量子通信和傳統(tǒng)通信一起構(gòu)建天地一體化通信網(wǎng)絡(luò)?!?/p>
隨著量子信息研究深化應(yīng)用,也許能在不遠(yuǎn)的將來,量子通信技術(shù)將如同手機(jī)、電腦一般,走入尋常百姓家。
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