凭什么说量子通信是绝对安全的?

引子

传统的通信加密和传输安全,都是依赖于复杂的算法。比如,为了对一个400位的阿拉伯数字进行因子分解,目前最快的超级计算机将耗时上百亿年,因此说现在的数字密码体系是相对安全的。

凭什么说量子通信是绝对安全的?

可是,目前全世界都盯着量子计算机的研发。上述加密算法,一旦出现具有相同时钟脉冲速度的量子计算机,只需大约1分钟便可破解完毕。即便是再高级的保密通信,只要是通过当前的电话线、无线电、光纤等手段,都会面临被破译和窃听的可能。在计算能力凶猛的量子计算机面前,传统传输的密件,就像在裸奔一样……

凭什么说量子通信是绝对安全的?

正文

那有没有一种绝对安全的信息传输方式呢?当然有!

量子通信是迄今为止唯一被严格证明是原理上无条件安全的通信方式,可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全传输问题。

凭什么说量子通信是绝对安全的?

那量子又是什么呢?一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。在微观世界,我们把量子作为不可分割粒子的最小基本单位。

可是,量子通信为什么绝对安全呢?

打个比方:有一种截取情报方式,是直接打劫。但是如果在天上光量子打向地面的过程中,被劫了,那么地面上就一定无法再接受到这粒光量子了,这会让接收方及时警惕情报已被盗。

还有一种情报截取手段,是暗度陈仓、复制情报。但是处于量子态的粒子,一旦被复制,原来的粒子也就毁了。

凭什么说量子通信是绝对安全的?

复制(即克隆)任何一个粒子的状态前,首先都要测量这个状态。但是量子不可克隆定理告诉我们:量子态不同于经典状态,它非常脆弱,任何测量都会改变量子态本身(即令量子态坍缩),因此量子态无法被任意克隆。这就是量子不可克隆定理,已经经过了数学上严格的证明。

凭什么说量子通信是绝对安全的?

在量子密码里(如BB84协议),正是由于量子不可克隆定理,光子被截获时经过了测量,偏振状态就发生了改变。接收方就会察觉密码的错误,停止密码通信。这也就确保了通信时量子密码的安全性,从而也就保证了加密信息的安全性。

所以这是"一把"你知我知、天知地知的秘密钥匙。将来还有一张量子通信网,科学实验的目标,是最终打造一张天地一体化的量子通信网。

凭什么说量子通信是绝对安全的?

我国的"天地一体化广域量子通信技术研究团队"自主研制了世界上首颗量子科学实验卫星"墨子号",在国际上率先实现千公里级的星地量子通信;国家量子保密通信"京沪干线"通过总技术验收。结合"京沪干线"与"墨子号"的天地链路,中国和奥地利之间在国际上首次成功实现了距离达7600公里的洲际量子密钥分发,标志着天地一体化广域量子通信网络雏形已经形成。


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