量子通信 究竟是怎樣保障信息安全的?

    導讀:

    日前,中國科學技術(shù)大學合肥微尺度物質(zhì)科學國家實驗室潘建偉院士、陸朝陽教授等完成的“多自由度量子隱形傳態(tài)”名列2015年度國際物理學領域的十項重大 突破榜首。

  OFweek通信網(wǎng)訊:日前,中國科學技術(shù)大學合肥微尺度物質(zhì)科學國家實驗室潘建偉院士、陸朝陽教授等完成的“多自由度量子隱形傳態(tài)”名列2015年度國際物理學領域的十項重大 突破榜首。而北京到上海的2000公里量子通信干線也在緊鑼密鼓的建設中。其實,潘建偉院士、陸朝陽教授完成的“多自由度量子隱形傳態(tài)”和北京到上海的 2000公里量子通信干線都被歸入量子通信范疇,但其實是兩種不同的技術(shù)。

量子密鑰分配和量子隱形傳態(tài)

  量子通信在定義上存在爭議,目前,量子密鑰分配和量子隱形傳態(tài)都被稱為量子通信。

  量子密鑰分配可以建立安全的通信密碼,通過一次一密的加密方式可以實現(xiàn)點對點方式的安全經(jīng)典通信。

  具體做法是用弱相干光源發(fā)射光子,因為弱相干光源弱到一定程度,光子是一個一個往外蹦的,以此代替單光子源。把一個信息編碼在一個光子上,一個光子有著不同的量子態(tài),代表著0和1,把光子通過光纖發(fā)射過去,接收方接到密鑰后進行解碼。

  本質(zhì)上說,量子密鑰分配其實依舊依托于光纖通信,而單光子具有不可分割性是量子密碼安全性的物理基礎。因而量子密鑰分配并非顛覆經(jīng)典通信,更像是給經(jīng)典通信增加了一把量子密碼鎖。

  現(xiàn)有的量子密鑰分發(fā)技術(shù)可以實現(xiàn)實驗室狀態(tài)下200公里以上的量子通信,再輔以光開關等技術(shù),還可以實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡。目前,開始產(chǎn)業(yè)化的就是量子密鑰分配,而不是量子隱形傳態(tài),比如之前提到的北京到上海的2000公里量子通信干線,以及滬杭量子通信干線,陸家嘴量子通信金融網(wǎng)等。

  量子態(tài)隱形傳輸是基于量子糾纏態(tài)的分發(fā)與量子聯(lián)合測量(量子糾纏是指兩個量子態(tài)具有相干性或處于關聯(lián)狀態(tài),量子糾纏態(tài)分發(fā)是指制備糾纏粒子對,將不同的粒子對發(fā)往不同的地方),在經(jīng)典通信的輔助下實現(xiàn)量子態(tài)的空間轉(zhuǎn)移而又不移動量子態(tài)的物理載體。

  今年2月,潘建偉院士、陸朝陽教授搭建了6光子的自旋-軌道角動量糾纏實驗平臺,實現(xiàn)了自旋和軌道角動量的同時傳輸,在量子隱形傳態(tài)方面取得重大突破。雖然在量子隱形傳態(tài)技術(shù)上中國走在美國的前列,但現(xiàn)在僅僅是技術(shù)突破,離產(chǎn)業(yè)化還非常遙遠。

(陸朝陽教授)

  背景介紹:陸朝陽,英國劍橋大學博士,中國科學技術(shù)大學教授。在國際上首次實現(xiàn)六光子糾纏、八光子糾纏和十比特超糾纏,三次刷新了多光子糾纏和光學量子計算領域的兩項世界記錄,兩次入選了兩院院士評選和年度中國科技十大進展新聞。


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