量子通信是什么?

作者:顾新书来源:蝌蚪五线谱发布时间:2016-08-16

2016年8月16日凌晨1时40分,在一片震耳欲聋的轰鸣声中,一架长征二号丁运载火箭正喷出闪亮的火舌,从酒泉卫星发射中心的发射塔架上一飞冲天。

  即便窃听到了B的基底测量序列,并获得了A发送的对错表——这是有可能的,毕竟这些两步沟通都是通过经典信道完成——可窃听者也无法知道B的测量结果是什么。即便获得了B的测量结果,但正式通信时,窃听者也只有把光子拦截下来,再对照A的对错表才能知道密钥是什么。但这样一来,B就收不到光子了,窃听行为同样会暴露。

  在这种情况下,由于光子是逐个发送的,一旦发现有一个光子失联,B可以随时中止通信,让窃听者收不到后面的信息,从而无功而返。

  由此可见,从理论上讲,量子保密通信可以保证信道的绝对安全,不仅不易被窃听到信息,并且即使有人窃听的话,也可以在第一时间发觉,进而及时中断通信。由于它的这种高保密性的特点,量子通信有望应用到各种高密级的远程会议中。

量子通信的未来

  当然,理论上绝对安全的量子保密通信,在实际应用中也存在漏洞,因为在单光子传送过程中会有噪音干扰,不存在理想状态那种绝对干净的信道。所以A必须发送多个携带相同信息的光子脉冲序列给B,保证他能够接收到其中一条。这时,窃听者可以伪装成噪音,截获其中一条,再按照之前提到的思路,从公共信道窃取B的基底序列和A的对错表,对照之后,一样可以获得正确的信息。但这里面涉及到了密码学中的降噪、诱骗态方案等问题,已经不属于量子通信本身的范畴,它需要我们通过其他方面的努力去克服,比如建设更好的信道等,在这里就不展开阐述了。

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  由于量子保密通信本身具有超高安全性的特点,它最适合的应用就是在军事需求方面,因此在研究初期,它得到我国国防经费的大力投入,在研究实力方面,军方的量子通信技术一向是最高的。

  现在,随着技术的成熟,量子通信开始向民用领域拓展,实现科学技术转化成生产力。日前发布的《2016~2020年中国量子通信行业深度调研及投资前景预测报告》指出,量子通信在军事、国防、金融等信息安全领域有重大的应用价值和前景,不仅可用于军事、国防等领域的国家级保密通信,还可用于涉及秘密数据和票据的电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政以及企业云存储、数据中心等领域,而技术相对成熟,未来市场容量极大。这份报告为我们勾画出未来量子通信应用的蓝图。

  在这幅未来图景中,随着“墨子号”的顺利发射,我国对量子通信技术的应用即将进入新阶段。“墨子号”将首次实现卫星和地面间量子通信,初步构建我国广域量子通信系统,并推动量子通信在广域网无线加密中的发展。与此同时,陆地上的量子保密通信也在逐步走入产业化阶段,正在进行中的项目包括下半年即将完工并开通的“京沪干线”,以及沪杭量子通信干线,陆家嘴量子通信金融网、乌镇量子通信城域网等。

  而且根据规划,在“墨子号”发射成功后,我国还将发射多颗卫星,于2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子通信,届时联接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右,我国有望建成全球化广域量子通信网络。

  届时,这个天地一体的量子通信网络将代替传统加密方法,成为新的信息卫士,渗透到各个领域之中,默默守护我们的信息安全和个人隐私。

 

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