今天,是第55個世界電信日。
1969年,國際電信聯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”。
隨著通信技術的不斷發展,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。越來越多的企業與個人開始關注與自身相關的信息是否安全,以及正常的通信活動是否會出現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。
媒體報道,今年3月,中國科學技術大學潘建偉院士、徐飛虎教授等人,開發出高速高保真度集成光子學量子態調控、高計數率超導單光子探測等關鍵技術,實現百兆比特率的實時量子密鑰分發,將國際成碼率紀錄提升一個數量級,對未來量子通信的大規模應用具有重要意義。3月14日國際著名學術期刊《自然·光子學》發表了該成果。
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概念。
量子是光子、質子、中子、電子、介子等基本粒子的統稱,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、質子、中子、電子、介子等基本粒子的統稱。可以說,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的一個重要分支,它利用量子力學原理對量子態進行操控,在兩個地點之間進行信息交互,可以完成經典通信所不能完成的任務。它有兩種最典型的應用,一種是量子密鑰分發,另一種是量子隱形傳態。量子密鑰分發克服了經典加密技術內在的安全隱患,也是迄今為止唯一被嚴格證明是原理上無條件安全的通信方式。
量子密鑰分發是通過對光量子態的傳輸和測量,產生不可截獲不可篡改,完全具備量子隨機性的量子密鑰。密鑰的呈現形式為二進制比特,可以為各類數據通信建立牢不可破的加密,即量子加密通信。
量子技術為何保密性高
量子技術加密可以利用物理規律來保障信息的唯一性,這種技術是本質性的,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無法被精確復制。
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、讀完再復原;而用電磁波傳遞一個秘密時,“音量”再低,也防不住精細的竊聽。最終,可以設法將“音量”調低到如此程度:信息微弱到了極限——量子級別,而處于量子態的粒子具有“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點,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通信
專家張文卓介紹:“實際上,量子通信的目標并不是要把傳統的數字通信給取代掉。比如量子密鑰分發,它本身是為了讓傳統的數字通信變得更安全,并不能獨立存在。而量子隱形傳態則完全取決于量子計算機的發展。只有未來所有的經典計算機都被量子計算機取代了,才完全會用這種通信方式。但問題是,量子計算機和傳統計算機就好比核武器和常規武器,是不可能完全取代彼此的。未來應該是量子通信和傳統通信一起構建天地一體化通信網絡。”
隨著量子信息研究深化應用,也許能在不遠的將來,量子通信技術將如同手機、電腦一般,走入尋常百姓家。
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