量子通信绝对保密
量子通信技术中的量子隐私保护原理解析
![量子通信技术中的量子隐私保护原理解析](https://img.taocdn.com/s3/m/b6d77a5a974bcf84b9d528ea81c758f5f61f298c.png)
量子通信技术中的量子隐私保护原理解析量子通信技术作为一种新兴的通信方式,具有传输安全性高、抗干扰性强等优势,越来越受到科学家们的关注和研究。
而量子隐私保护作为量子通信技术中的重要组成部分,是实现信息安全传输的关键环节。
本文将对量子隐私保护的原理进行深入解析。
一、量子隐私泄露的危害在量子通信中,隐私保护的重要性不言而喻。
量子信息具有“不可克隆性”和“量子态的精确性”两个重要特性,使得量子信息的泄露无论是对个人隐私还是国家安全都具有巨大的危害。
一旦量子信息被窃取或篡改,就会导致隐私泄露、数据损坏等严重后果。
二、量子隐私保护的原理在量子通信中,量子隐私保护的原理主要包括量子加密和量子签名两个方面。
1. 量子加密量子加密是指利用量子力学原理进行信息加密的方法。
在传统的加密方式中,信息传输是通过对明文进行加密转换成密文的方式来保护隐私。
而在量子加密中,采用的是量子态的特殊属性来实现信息加密。
量子加密的基本原理是,利用量子纠缠和测量不确定性原理来实现密钥的安全分发和保护。
量子纠缠是指两个或多个量子比特之间存在一种非传统的关联关系,通过共享这种纠缠态,两方可以生成相同的随机密钥。
而测量不确定性原理是指在量子力学中,任何对量子态的测量都会导致其塌缩,并改变原来的量子态。
因此,通过对纠缠态的测量,就能发现是否存在窃听者,从而实现信息的安全传输。
2. 量子签名量子签名是一种可以验证消息的完整性和真实性的方式。
在传统的签名方式中,使用了公钥和私钥的组合,通过对消息进行加密和解密来实现签名的验证。
而在量子签名中,消息的完整性和真实性是通过利用量子纠缠的特性来实现的。
量子签名的基本原理是,利用量子纠缠态的特性,发送方可以用自己的私钥生成签名,并将签名发送给接收方。
接收方可以验证签名的真实性和完整性,同时还可以防止篡改。
由于量子态的特殊性质,量子签名在传输过程中是无法窃取或篡改的,因此可以确保信息的安全性。
三、量子隐私保护的应用前景量子隐私保护技术的应用前景非常广泛。
《量子通信的保密信使:无法破解的密码》_转自DOC
![《量子通信的保密信使:无法破解的密码》_转自DOC](https://img.taocdn.com/s3/m/5e65be730166f5335a8102d276a20029bc646348.png)
量子通信的保密信使:无法破解的密码在科技的璀璨星空中,量子通信犹如一位神秘的信使,以其无与伦比的保密性,守护着信息的秘密。
它以量子纠缠和量子密钥分发等原理,为信息安全提供了前所未有的保障。
今天,让我们共同探索量子通信的保密信使,领略科技如何在这场信息安全的保卫战中发挥作用。
一、量子通信的保密性:信息的守护者量子通信的保密性,犹如一位神秘的信使,以其无与伦比的保密性,守护着信息的秘密。
它以量子纠缠和量子密钥分发等原理,为信息安全提供了前所未有的保障。
1. 信息的守护者量子通信在信息安全领域的应用,仿佛是一位神秘的信使,以其无与伦比的保密性,守护着信息的秘密。
它能够通过量子纠缠和量子密钥分发等原理,实现信息的加密和传输。
这种守护者的角色,让人不禁联想到古代的巫师,他们以神奇的法术,创造出令人惊叹的奇迹。
2. 量子纠缠和量子密钥分发等原理量子通信在信息安全领域的应用,具有量子纠缠和量子密钥分发等原理的特点。
它能够通过量子纠缠和量子密钥分发等原理,实现信息的加密和传输。
这种原理,如同信使的神秘道具,为信息安全提供了强大的支持。
二、量子通信的保密性:创新的源泉量子通信的保密性,如同一股强大的创新源泉,为信息安全领域注入了新的活力。
1. 创新的源泉量子通信在信息安全领域的应用,具有强大的创新能力。
它能够通过量子纠缠和量子密钥分发等原理,实现信息的加密和传输。
这种创新能力,让人工智能在信息安全领域具有无限的潜力。
2. 信息安全领域的突破量子通信在信息安全领域的应用,取得了显著的突破。
它不仅能够实现信息的加密和传输,还能够对信息进行高效、安全的传输。
这种突破,为信息安全领域带来了前所未有的变革。
三、量子通信的保密性:挑战与机遇并存量子通信的保密性,虽然带来了巨大的创新成果,但也面临着一系列挑战。
1. 挑战与机遇并存量子通信在信息安全领域的应用,既带来了创新成果,也面临着挑战。
例如,如何确保量子通信系统的安全性和可靠性?如何解决量子通信系统的性能瓶颈问题?这些问题,需要我们深入思考和探讨。
量子通信的安全性与保密性
![量子通信的安全性与保密性](https://img.taocdn.com/s3/m/d91245f25ebfc77da26925c52cc58bd630869363.png)
量子通信的安全性与保密性随着科技的发展,人们对信息传输的安全性和保密性提出了新的要求。
在传统的通信方式下,由于信息在传输过程中会被窃取、篡改或者破坏,因此人们开始通过量子通信的方式来保障信息的安全性和保密性。
量子通信是一种基于量子物理的通信方式,利用量子态的特殊属性进行信息传输,达到高度保密的目的。
量子通信的安全性相比传统通信,量子通信具有不可复制的量子态、不可克隆的测量结果、确定性的统计规律等特点,使得量子通信具有治理切实可行的物理基础。
在量子通信中,加密密钥是通过量子态进行传输的,由于量子态具有不可复制的性质,因此在传输过程中,密钥不会被窃取或者复制。
这样就保障了加密密钥的安全性。
同时,在传输过程中,如果窃听者想要获取加密密钥,就需要使用测量的方式,但由于量子态具有不可克隆的性质,窃听者在测量之后无法获得与发送者完全相同的测量结果,因此加密密钥的保密性得到了进一步的保证。
另外,在量子通信中还会使用到量子纠缠这种特性。
量子纠缠是指,两个量子体系之间的相互关联。
在量子通信中,发送者会将量子比特在纠缠态下通过信道传输到接收者手中,这样接收者就能够得到过程中量子比特的全部信息。
但是如果在过程中出现窃听者,那么由于窃听者属于单一体系,因此窃听者无法得到纠缠态下的量子信息。
这样就可以有效地保障信息的安全性。
量子通信的保密性在量子通信的过程中,由于量子测量本身是不可逆的,因此信息的传输是无法被反演或者复制的。
同时,量子通信的加密密钥是一个一次性的密钥,只能被使用一次。
在传输完成之后,加密密钥就会被摧毁,所有的信息也就变成了一堆噪声。
这种特性保障了信息传输的保密性。
而在传统的通信方式下,加密密钥可以被复制,因此信息的保密性难以得到保障。
另外,在使用量子通信进行信息传输时,也需要注意保护加密密钥的安全性。
如果加密密钥被泄露,那么所有的信息都会变得不安全。
因此在量子通信过程中,需要使用一些物理手段来保障加密密钥的安全性。
量子通信的安全性和保密性
![量子通信的安全性和保密性](https://img.taocdn.com/s3/m/60d69f428f9951e79b89680203d8ce2f00666588.png)
量子通信的安全性和保密性自从计算机和互联网发明普及以来,信息安全和保密成为了极其重要的问题。
在传统加密方法中,加密者和解密者采用相同的密钥进行加密和解密。
但是这种加密方式有一个很大的弱点,就是密钥的安全性不高,容易被攻击者获取。
所以科学家们一直在寻找更安全、更高效的加密方式,其中量子通信被认为是最安全的加密方案之一。
量子通信是利用物理学中的量子力学原理,采用纠缠态和单光子实现的通信,通信信息是通过单光子的状态来传输的。
量子通信具有非常高的安全性和保密性,主要表现在以下几个方面。
首先,量子通信可以确保信息的机密性。
因为信息是通过光子纠缠态传输的,如果任意一方想要窃取信息,就必须测量光子的状态,但是这样就会破坏光子的状态,让通信双方能够立即检测到这种破坏行为。
在这种情况下,通信双方可以中止通信,同时保护通信信息的机密性。
其次,量子通信可以确保信息的完整性。
在传统的加密中,攻击者可以通过窃听、修改、复制等方式来破坏信息的完整性,从而实现信息的篡改。
但是在量子通信中,由于信息是通过纠缠态传输的,原始信息的状态一旦被更改,信息接收方就会立即感知到信息的变化,从而确保了信息的完整性。
最后,量子通信可以确保信息的可靠性。
在传统通信中,信息可能会由于电磁干扰、信号衰减或信号失真等原因而出现传输错误,而量子通信是通过纠缠态进行通信的,发送方和接收方能够立即检测到错误的发生并进行纠正,从而确保了信息的可靠性。
不过,量子通信也存在一些挑战和局限性。
首先,量子通信的设备和系统非常昂贵,这使得其在实际应用中受到了很大的限制。
其次,量子通信的距离限制非常严格,传输距离越远,信噪比就越低,从而进一步降低了流量和信号质量。
最后,量子通信的速度相对比较低,比传统通信慢几个数量级,这也限制了其在应用方面的普及。
总结起来,量子通信作为一种极为安全的通信方式,因其技术难度和设备价格等限制因素,并没有在实际应用中得到广泛的推广和使用。
但是随着量子信息科学的不断发展,量子通信技术也在不断得到改进和优化,相信在不久的将来,量子通信将会成为信息安全保密领域中最为可靠和重要的通信手段之一。
量子卫星开启人类保密通信新纪元
![量子卫星开启人类保密通信新纪元](https://img.taocdn.com/s3/m/5039e914e97101f69e3143323968011ca300f7c1.png)
量子卫星开启人类保密通信新纪元量子通信,独步天下量子卫星是什么?简单地说,量子卫星是一颗通信卫星。
不过,量子卫星可不是一颗简单的通信卫星,因为它在信息传播的过程中,传播速度不仅高效,而且还有一项独步天下的本领——量子通信!量子通信的最大特点就是所有的数据和信号传输都是绝对保密的,再也不必担心信息被窃取。
保密不简单要想做到信息的保密,可不是一件简单的事情。
公元前405年,雅典和斯巴达之间的伯罗奔尼撒战争末期,斯巴达军队抓住了一名雅典信使,他身上有一条写满杂乱无章的希腊字母的腰带。
当这条腰带呈螺旋形缠绕在一根特定直径的木棍上时,这些字母竟然神奇地组成了一段可读的文字。
这便是世界上最早的密码情报。
两千多年来,密码成为人们保护信息的主要手段。
最初的木棍,也经历了人工加密、机器编码、计算机编码等技术的升级换代。
然而,既然有人创造出密码,就有人挖空心思地想要破解密码。
二战时期,日本海军各个单位都用同一套密码本,其中的密码都是规定死的。
一旦敌方缴获了密码本,或者破解了部分密码,就会获取大量军事机密。
结果,美军破解了密码,摸清了日本海军总司令山本五十六的行踪。
德军倒是聪明很多。
他们设计了一种机器,在运转的时候会产生成千上万种新的密码,叫做谜机。
但是敌方缴获谜机后,也可以制造专门破解谜机的机器。
所以,英军破解了谜机,加速了纳粹德国的灭亡。
现代的银行交易和网络支付都使用一种叫RSA的加密算法。
假如将来有人发明了量子计算机,就完全有可能破解这种算法,到时候可就麻烦了。
人们迫切地需要一种绝对安全的保密系统。
这时候,量子通信应运而生。
具有心灵感应的“量子双胞胎”传统的密码可以被破解,那量子通信就不会被破解吗?这就要说说量子科学了。
量子,是微观物理世界中的最小单位。
听起来很神秘,它却无时无刻不在我们身边,比如常见的光,就是由大量的光量子组成的。
在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体,例如“光的量子”(光子)是光的单位。
量子通信:保密通信与未来网络安全的关键
![量子通信:保密通信与未来网络安全的关键](https://img.taocdn.com/s3/m/5f05e118bdd126fff705cc1755270722192e5995.png)
量子通信:保密通信与未来网络安全的关键引言网络安全问题一直备受关注,特别是在信息时代,随着技术的不断进步,传统的加密方法逐渐变得不够安全。
此时,量子通信作为未来网络安全的关键技术,正在成为业界和学术界的热门话题。
量子通信利用量子力学原理进行加密和解密过程,具有绝对的安全性和不可破解性,成为网络通信领域的一大突破。
本文将详细介绍量子通信的原理、应用和未来发展前景,以及它在保密通信和未来网络安全中的重要作用。
量子通信的原理量子通信的原理基于量子力学的特性,主要包括量子隐形传态和量子密钥分发两种方式。
量子隐形传态量子隐形传态是一种利用量子纠缠的通信方式。
量子纠缠是指两个或多个量子系统之间呈现出非经典的耦合关系,当其中一个量子系统发生变化时,另一个量子系统也会立即发生相应的变化,即使它们之间处于很远的距离。
这个特性被称为"量子隐形传态"。
量子隐形传态的过程可以简单描述为:首先,发送方将要传输的量子信息通过量子纠缠对状态进行编码,然后将编码后的量子信息传输给接收方,在接收方进行解码后,就可以得到与发送方相同的量子状态。
由于量子纠缠的特性,即使传输距离很远,信息的传输也是瞬间完成的,且传输的过程中无法被截获或窃取。
量子密钥分发量子密钥分发是一种利用量子特性进行密钥交换的过程。
在传统的加密方法中,密钥是通过公开的通道进行传输的,这样容易被黑客窃取或篡改,导致信息泄露。
而量子密钥分发利用了量子力学的原理,将密钥的传输过程变得绝对安全。
量子密钥分发的过程可以简单描述为:发送方通过量子通道将一些随机的量子比特传输给接收方,在传输过程中,发送方和接收方通过光子的极化状态进行比对,可以判断出是否有第三方对密钥进行监听或窃取。
通过多次的比对和校验,双方可以确保生成一个相同的安全密钥,并且确保密钥的安全性。
量子通信的应用量子通信的应用前景广阔,不仅在军事、政治和商业领域有着重要作用,还对未来的信息通信、云计算和物联网等领域有着深远的影响。
量子通信的信道容量与保密性研究
![量子通信的信道容量与保密性研究](https://img.taocdn.com/s3/m/061d33988ad63186bceb19e8b8f67c1cfbd6ee64.png)
量子通信的信道容量与保密性研究在当今科技飞速发展的时代,通信技术的革新一直是推动社会进步的重要力量。
其中,量子通信作为一种新兴的通信方式,因其独特的性质和巨大的潜力,引起了广泛的关注和研究。
量子通信不仅在信道容量上有着独特的表现,更在保密性方面展现出了超越传统通信方式的优势。
我们先来了解一下什么是量子通信。
简单来说,量子通信是利用量子力学原理来实现信息传递的一种通信方式。
与传统通信基于电磁波的传输不同,量子通信利用了量子态的特性,如量子纠缠和量子叠加等。
那么,量子通信的信道容量是怎样的呢?在传统通信中,信道容量受到香农定理的限制。
而量子通信的信道容量则有着不同的特点。
量子通信中的量子比特可以处于多个叠加态,这使得在单位时间内能够传输的信息量大大增加。
例如,一个量子比特可以同时处于 0 和 1 的叠加态,这相当于同时传输了 0 和 1 两个信息。
这种多态性为提高信道容量提供了可能。
然而,要实现量子通信的高信道容量并非易事。
首先,量子态的制备和操控需要高度精确的技术和设备。
目前的技术水平还存在一定的限制,导致在实际应用中难以充分发挥量子态的多态性优势。
其次,量子信道中的噪声和干扰也会对信道容量产生影响。
量子态的脆弱性使得它在传输过程中容易受到环境的干扰而发生退相干,从而降低了信息传输的准确性和可靠性。
接下来,我们谈谈量子通信的保密性。
这是量子通信最引人注目的特点之一。
量子通信的保密性基于量子力学的基本原理,如测不准原理和量子不可克隆定理。
测不准原理指出,无法同时精确测量一个量子系统的两个非对易物理量。
这就意味着,如果有人试图窃听量子通信中的信息,必然会对量子态造成干扰,从而被通信双方察觉。
量子不可克隆定理则表明,无法精确复制一个未知的量子态。
这就杜绝了窃听者通过复制量子态来获取信息的可能性。
正是由于这些原理的保障,使得量子通信在理论上具有无条件的安全性。
与传统通信中通过加密算法来保障保密性不同,量子通信的保密性是由物理规律所决定的,不依赖于计算能力的假设。
量子通信:“绝对安全”的希望
![量子通信:“绝对安全”的希望](https://img.taocdn.com/s3/m/ed02c754fd0a79563d1e72b5.png)
量子通信:〃绝对安全"的希望“绝对安全”的梦想与困境在人类社会里人们总是不断地相互交换信息。
古代的烽火台告警、金鼓、旌旗和驿马传令近现代的电话、电报、传真、电视、数据传输甚至人工智能等都是信息传递的不同方式。
什么是通信?概括地说就是用某种方法通过某种媒质将消息从一地传到另一地。
现在所指的通信主要是指“电气通信”即利用“电”来传送消息。
自十九世纪三十年代莫尔斯发明电报以来“电”通信获得了非常广泛的发展相继出现了模拟通信和数字通信。
信息安全的历史发展古希腊的斯巴达人将一张皮革包裹在特定尺径的棍子上再写上传递给他人的信息。
而信息的接收者只需要有根同等尺径的棍子收到皮革后再将皮革裹到棍子上就可以读出原始信息。
即便这张皮革中途被截走只要对方不知道棍子的尺径所看到的也只是一些零乱而无用的信息。
这就是历史上记载的人类最早对信息进行加密的方法之一。
信息的保密性对于人们是十分重要的20世纪初期通信安全主要涉及电话、电报、传真等而在此过程中存在的安全问题主要是在信息交换阶段因此对安全理论和技术的研究更侧重于密码学。
20世纪60年代半导体和集成电路技术得到了飞速发展这些技术的飞速发展推动了计算机软硬件的发展单纯靠复杂的密码已经无法满足保密的要求而且计算机和网络技术的应用进入了实用化和规模化阶段人们对安全的关注已经逐渐扩展为以保密性、完整性和可用性为目标的信息安全阶段。
20世纪80年代由于互联网技术飞速发展信息无论是对内还是对外都得到极大开放而由互联网产生的信息安全问题跨越了时间和空间因此信息安全的焦点已经不仅仅是传统的保密性、完整性和可用性三个原则了它还由此衍生出了诸如可控性、抗抵赖性、真实性等其他的原则和目标信息安全也转化为从整体角度考虑其体系建设的信息保障阶段。
21世纪信息安全由主机的安全技术发展到了网络的安全从单层次的安全发展到了多层次立体的安全从个人信息安全发展到了国家信息安全。
美国战略和国际问题研究中心发布的数据显示网络犯罪每年给全球带来高达4450亿美元的经济损失。
量子通信的加密技术
![量子通信的加密技术](https://img.taocdn.com/s3/m/62feb7e47e192279168884868762caaedc33ba72.png)
量子通信的加密技术量子通信是一种基于量子力学原理的通信方式,利用量子比特的特殊性质进行信息传输。
与传统的加密技术相比,量子通信提供了更高级别的安全性,可以有效地防止信息被窃取或篡改。
在量子通信中,加密技术起到至关重要的作用,确保通信的保密性和完整性。
本文将介绍几种常见的量子通信加密技术。
一、量子密钥分发量子密钥分发是实现保密通信的基础。
其原理是利用量子力学的性质,在通信双方之间建立一个安全的密钥,用于加密和解密信息。
在密钥分发的过程中,通信的双方通过量子比特的传输,实现对密钥比特的共享,并且能够检测到任何潜在的窃听者。
量子密钥分发主要包括BB84协议和E91协议两种。
BB84协议是最早提出的量子密钥分发协议,通过发送不同的量子比特来表示不同的密钥比特,接收方通过测量来确定接收到的量子比特的状态,进而得到密钥。
E91协议是一种更高效的量子密钥分发协议,利用了纠缠态和贝尔测量的相关性。
这两种协议都能够实现密钥的安全分发,确保通信的保密性。
二、量子加密量子加密是利用量子力学的特性对信息进行加密和解密的过程。
与传统的加密技术不同,量子加密利用了量子态的特殊性质,使得信息的传输和存储更加安全可靠。
其中,量子加密主要包括量子密钥加密和量子态加密两种方式。
量子密钥加密主要通过共享的量子密钥来加密和解密信息,即使密钥被窃取,也无法破解加密的信息。
而量子态加密则是利用量子态的叠加性质,将信息嵌入到量子态中,并通过测量获得原始的信息。
这两种方式都在实现信息加密的过程中起到了至关重要的作用。
三、量子随机数生成量子随机数生成是利用量子力学的随机性来产生真正的随机数。
传统的随机数生成方式往往依赖于伪随机数算法,而这些算法往往是可预测的。
而量子随机数生成则是通过利用量子力学的测量结果,产生真正的随机数,具有不可预测性和不可复制性。
量子随机数生成主要基于单光子的量子随机数生成器,通过单光子的量子态叠加和测量,获得真正的随机数。
量子通信如何做到安全保密
![量子通信如何做到安全保密](https://img.taocdn.com/s3/m/4c95d711c281e53a5802ffd4.png)
量子通信如何做到安全保密周幽王“烽火戏诸侯”的故事,想必大家都很熟悉了。
烽火,就是古代的一种通信技术,利用在高台上燃烧干柴产生的烟柱,能瞬间传讯百里,常用于传递紧急军情等重要情报。
这种技术信息量小,不足以传递复杂情况,但通过改变点燃烽火的数量以及燃烧不同的物质,它仍能在一定程度上实现秘密通信。
唐代李筌所著的《神机制敌太白阴经》曾记载:每夜平安举一火,闻警鼓举二火,见烟尘举三火,见贼烧柴笼。
然而,烽火传信的方式容易被破解,如何做到通信的安全、保密,人们在这方面从未停止过探索。
为了确保信息能够做到我知敌不知,一个原则是要对信息进行更好的加密处理。
战国军事著作《六韬》中记载了名为“阴符”的通信方法。
“阴符”是一种符节,战前由君主授予主将秘密的符节,双方约定八种不同的长度代表不同的军事信息。
如,长一尺代表“大胜克敌”,长六寸为“请粮益兵”。
这种方式可以有效的实现秘密通信,保密性相较烽火已经要强很多。
国外同样有用于军事的保密通讯方式。
公元前5世纪,古斯巴达人使用了一种叫做“天书”的器械。
“天书”是一根用羊皮纸条紧紧缠绕的木棍,书写者自上而下把文字写在羊皮纸条上,然后把羊皮纸条解开送出。
除非把羊皮纸条重新缠在一根直径相同的木棍上,所书写的文字才能被解读,否则这一系列不连接的文字看起来毫无意义。
这两种保密通信的方式虽不是现代意义的密码通信,但与密码却着重要的共同特征——变换。
图为量子在传输状态下的模拟图。
资料图片所有军事密码里,最著名的当属德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯发明的恩尼格玛密码机,它总共可以生成的密钥总量是10的16次方个。
就是说如果每一秒钟尝试一个密匙,大约需要3亿年时间才能全部尝试完。
德国人称之为“永远无法破译的超级密码”,它在二战中被频繁使用,但最终还是被盟军破译。
现代诸如电话、手机、互联网等通信方式虽然便利快捷,但是易于被破译、窃听。
近来国际上各类“窃听”事件闹得沸沸扬扬,网络武器、网络恐怖主义和网络战争等对国家安全的威胁也不可忽视。
量子通信技术的保密性研究
![量子通信技术的保密性研究](https://img.taocdn.com/s3/m/ceeb0c4e854769eae009581b6bd97f192279bf2a.png)
量子通信技术的保密性研究随着现代信息技术的不断发展,通信技术也在快速地进步着。
然而,如何确保通信内容的保密性却始终是一个亟待解决的问题。
传统的加密技术往往存在被攻破的风险,因此近年来,量子通信技术的发展给人们带来了新的希望。
量子通信技术是一种基于量子物理学原理的通信技术,它利用量子态的特殊性质实现信息发送和接收的过程。
量子通信技术的最大亮点就在于它所借助的量子态的不可复制性和不可窃取性,确保了通信内容的高度保密性。
要了解量子通信技术的保密性,首先需要了解量子的特殊性质。
在经典物理中,一个粒子的状态可以用一系列的参数来描述,比如它的位置、速度、质量等等。
但在量子物理中,一个量子系统的状态却需要用一种叫做“波函数”的数学对象来描述。
波函数虽然看起来像是一个普通的函数,但它却有着非常奇特的性质:当我们对一个量子系统进行测量时,它的波函数会“坍缩”成一个确定的值。
这意味着什么呢?假设我们有一个粒子,它的自旋状态可以是向上或向下。
那么,在经典物理中,你可以很轻松地测量它的自旋,为了便于理解,我们假设自旋是向上的,那么这个粒子的自旋状态就被确认了。
但在量子物理中,情况却有所不同:当我们测量这个粒子的自旋时,它的波函数会“坍缩”,并且可能会变成“向上”的状态,也可能会变成“向下”的状态,具体的结果是随机的。
这意味着什么呢?它就意味着我们在传输信息时,可以利用这个波函数的随机性来保证信息的保密性。
具体而言,量子通信技术应用的是“量子密钥分发协议”,该协议依赖于量子的不可复制性和不可窃取性。
在这个协议中,通信双方通过发送量子比特(qubits)来分发一个随机的密钥,因为这个密钥的生成过程是基于量子物理中不可复制和不可窃取的特殊性质来实现的,所以即使有第三方在窃取信息的过程中偷听了一部分信息,也无法获得最终的密钥,从而保证了通信内容的保密性。
尽管量子通信技术有着很高的保密性,但是也存在一些问题。
首先,量子通信技术必须在严格的控制环境下才能实现,这样才能保证通信中不会添加噪声或其他的干扰信号。
量子保密通信协议的设计与实现
![量子保密通信协议的设计与实现](https://img.taocdn.com/s3/m/edd49e2b49d7c1c708a1284ac850ad02de8007ac.png)
量子保密通信协议的设计与实现量子保密通信是利用量子力学的特性来确保通信过程中的安全性和机密性的一种通信方式。
与传统保密通信相比,量子保密通信具有不可复制性、窃听检测性以及信道安全性等特点,可以有效地抵御窃听攻击和信息泄露。
下面是量子保密通信协议的设计和实现的一般步骤和关键技术。
首先,量子通信涉及到量子比特(qubit)的传输和操作。
设计量子比特的传输通道是实现量子保密通信的基础。
传统通信中使用的光纤或者无线电波等传输媒介并不适用于量子通信,因为它们会引起量子态的退相干和退纯化。
因此,量子通信通常使用光学系统或者发射机制来传输量子比特。
其次,量子保密通信协议的设计和实现需要使用量子态的编码和解码方法。
常用的编码方法有相位编码、时间编码和极化编码等。
编码的目的是将传输的量子信息与噪声进行分离,从而对信息进行保护。
例如,相位编码将信息编码到不同的相位上,噪声对不同相位的影响将会被检测到,从而实现窃听检测。
第三,在量子保密通信中,密钥分发是一项关键任务。
常见的密钥分发协议包括BB84协议和E91协议等。
BB84协议主要基于单光子和不同偏振基之间的编码态进行密钥分发,利用了量子态的不可复制性实现了安全的密钥传输。
E91协议则利用了量子纠缠态和贝尔测量实现了密钥分发。
在密钥分发过程中,通信双方需要进行量子态的测量和公开比较,检测是否存在窃听行为。
最后,量子保密通信还需要进行窃听检测和量子隐形传态等操作。
窃听检测的目的是检测通信过程中是否存在窃听行为,如果检测到窃听,则终止通信。
量子隐形传态是一种特殊的量子保密通信方式,它利用了量子纠缠的特性实现了信道中信息的传输,而不是量子态的传输。
通过量子隐形传态,可以避免窃听的发生,提高通信的安全性。
综上所述,量子保密通信协议的设计和实现涉及到量子比特的传输和操作、量子态的编码和解码、密钥分发、窃听检测以及量子隐形传态等关键技术。
通过合理选择和组合这些技术,可以实现安全、可靠的量子保密通信。
量子信息的安全性与保密性
![量子信息的安全性与保密性](https://img.taocdn.com/s3/m/56930b650622192e453610661ed9ad51f01d5497.png)
量子信息的安全性与保密性在当今信息时代,随着科技的不断发展,量子通信被认为是未来通信领域的关键技术之一。
与传统的经典通信不同,量子通信利用量子力学的原理,可以实现绝对安全的信息传输和保密性。
本文将探讨量子信息的安全性与保密性,并分析量子通信在实际应用中的潜力。
一、量子信息的安全性量子信息的安全性是由量子力学的基本原理和量子态的特性来保障的。
在量子通信中,通信双方可以利用量子比特传输信息。
由于量子比特的特殊性质,即测量量子比特的结果会导致其纠缠状态的崩溃或改变,因此任何对量子比特的窃听都会被立即察觉。
1. 量子纠缠保证安全量子纠缠是量子信息安全的基础。
通信双方可以通过纠缠态的特殊关系进行安全的信息传输。
量子纠缠的特性使得任何对其干扰或窃听行为都会导致量子态被改变,从而被发现。
2. 量子密钥分发保障信息量子密钥分发(QKD)是量子通信中的关键技术。
QKD利用了量子比特的不可克隆性和不可复制性,确保密钥只能被通信双方获取,在传输过程中不被窃取。
通过量子比特的传输和测量,通信双方可以建立一个安全的密钥,用于加密和解密信息。
3. 量子态编码和量子门操作在量子通信中,量子态的编码和量子门操作也是保证安全性的重要手段。
量子态的编码可以使得信息在传输过程中变得更加安全,窃听者很难破解编码的规律。
量子门操作可以实现加密和解密的功能,确保只有持有正确密钥的人才能获取和解读信息。
二、量子信息的保密性在量子通信中,信息的保密性是通过加密和解密算法实现的。
量子信息的保密性主要包括信息的加密、密钥的保护以及解密过程的安全性。
1. 量子加密算法量子加密算法是保证信息安全的核心。
一种常用的量子加密算法是基于量子纠缠的加密算法。
通过特定的纠缠态和测量方法,通信双方可以实现信息的加密和解密,确保只有正确的解密方法才能获取原始信息。
2. 密钥保护在量子通信中,密钥的保护也是保证信息安全的重要环节。
通信双方需要采取安全可靠的方法来生成、传输和存储密钥。
量子保密通信技术综述
![量子保密通信技术综述](https://img.taocdn.com/s3/m/2d6f34ec85254b35eefdc8d376eeaeaad1f316cf.png)
量子保密通信技术综述随着信息时代的到来,信息安全问题越来越受到人们的。
传统的加密通信技术已经不能满足一些高安全需求的应用场景,如军事、金融等。
因此,基于量子力学原理的保密通信技术应运而生。
本文将对量子保密通信技术的原理、优势、应用和发展现状进行综述。
一、量子保密通信技术的原理量子保密通信技术利用量子力学中的量子态不可克隆原理,实现了信息的不可窃听和不可篡改的安全传输。
其基本原理是,当两个处于纠缠态的量子粒子被传输时,对其中一个粒子的测量会立即改变另一个粒子的状态。
利用这个特性,量子保密通信技术可以实现加密的密钥在传输过程中被窃听时会留下痕迹,从而被发送者和接收者所发现。
二、量子保密通信技术的优势与传统加密通信技术相比,量子保密通信技术具有以下优势:1、安全性高:由于量子态不可克隆原理,即使攻击者试图在传输过程中窃听密钥,也会因改变量子态而暴露自己的行为。
因此,量子保密通信技术具有极高的安全性。
2、传输速度快:量子保密通信技术可以在极短的时间内完成大量数据的加密和解密,从而满足了高安全需求的应用场景。
3、密钥管理方便:量子密钥分发协议可以利用单光子进行密钥的分发和校验,从而避免了传统密钥分发中需要的大量密钥传输和存储成本。
三、量子保密通信技术的应用量子保密通信技术已经得到了广泛的应用,主要包括以下几个方面:1、军事通信:军事机密信息的传输需要极高的安全性,量子保密通信技术可以有效地保护军事通信中的机密信息。
2、金融机构:金融机构在进行电子交易时需要保证交易的安全性,量子保密通信技术可以防止交易信息被窃听和篡改。
3、政府机构:政府机构在进行电子政务处理时也需要保证信息的安全性,量子保密通信技术可以为政府机构提供更加可靠的信息安全保障。
4、物联网:随着物联网技术的不断发展,物联网设备的安全性也备受。
量子保密通信技术可以保护物联网设备中的隐私信息不被窃取。
四、量子保密通信技术的发展现状近年来,随着量子计算机和量子通信技术的不断发展,量子保密通信技术也取得了长足的进步。
量子通信技术和传统通信技术的对比
![量子通信技术和传统通信技术的对比](https://img.taocdn.com/s3/m/ef02f07342323968011ca300a6c30c225801f066.png)
量子通信技术和传统通信技术的对比随着科学技术的不断进步,通信技术也在快速发展。
传统通信技术在过去几十年中取得了巨大的进步,但是随着技术的日益发展,传统通信技术开始显示出一些局限性。
与此同时,量子通信技术作为一项全新的技术,正在逐渐崭露头角。
下面将对量子通信技术和传统通信技术进行对比。
1. 保密性:传统通信技术中使用的加密算法有一定的安全性,但是随着技术的进步,破解加密密钥的方法也在不断提升。
相比之下,量子通信技术通过利用量子的特性实现了绝对安全的通信。
量子通信中的信息传输利用的是量子态,即使被拦截也无法得到明确的信息。
2. 速度:传统通信技术中的数据传输速度通常受限于信号的传输速度和信道带宽。
虽然随着光纤技术的进步,传统通信的速度有了显著提高,但是与量子通信技术相比仍然有一定差距。
量子通信技术利用量子纠缠的特性,能够实现超光速的信息传输,大大提高了数据传输的速度。
3. 容量:传统通信技术的信道容量有一定限制,无法支持大规模数据的传输。
然而,量子通信技术采用的量子态传输可以极大程度地增加信道容量。
量子通信技术具备无限容量的潜力,可以满足未来日益增长的数据通信需求。
4. 可靠性:传统通信技术中,信号传输中很容易受到噪声、干扰和信号衰减的影响,导致信号质量下降。
而量子通信技术利用量子态进行信息传输,具有高度抗干扰的特性,能够有效减少信号质量损失,提高通信的可靠性。
5. 技术成熟度:传统通信技术经过几十年的发展,已经非常成熟,广泛用于各个领域。
相比之下,量子通信技术仍属于刚起步阶段,目前还存在许多技术难题需要克服。
尽管如此,量子通信技术的潜力巨大,受到了学术界和工业界的广泛关注。
6. 应用领域:传统通信技术广泛应用于电信、互联网、移动通信等领域,为人们的日常生活提供了便利。
量子通信技术目前主要应用于军事、金融以及高端科学研究等领域,但随着技术的成熟和应用范围的扩大,量子通信技术有望在更多领域得到应用。
综上所述,量子通信技术和传统通信技术在保密性、速度、容量、可靠性、技术成熟度和应用领域等方面存在明显差异。
量子通信保密传输与量子密钥分发
![量子通信保密传输与量子密钥分发](https://img.taocdn.com/s3/m/655a10fef021dd36a32d7375a417866fb84ac091.png)
量子通信保密传输与量子密钥分发量子通信是一种基于量子力学原理的通信方式,利用量子比特作为信息的基本单位,能够实现绝对安全的保密传输和密钥分发。
在传统通信方式中,信息的传输容易受到窃听和篡改的威胁,而量子通信则能够提供无法破解的安全保障。
一、量子通信保密传输在传统通信中,信息的加密与解密是通过密钥来实现的,而密钥的传输过程容易被窃听者获取。
然而,量子通信通过利用量子态的特性,可以实现信息的加密和解密过程的安全保障。
量子通信中的加密过程主要通过量子态的测量来实现。
发送方将信息转换为量子态,并通过公开信道将量子态发送给接收方。
由于量子态的测量会导致量子态的坍缩,窃听者无法截取到完整的信息。
只有接收方使用正确的密钥进行测量,才能还原出发送方的信息。
同时,通过量子态的坍缩,接收方能够检测到窃听者的存在,并且通信将会立即中断。
这种量子通信的方式确保了信息的安全传输,有效避免了窃听和篡改的风险。
二、量子密钥分发量子密钥分发是量子通信中的另一个重要概念。
传统的密钥分发方式中存在着窃听者获取密钥的风险,而量子密钥分发则能够实现无条件安全的密钥分发。
量子密钥分发采用了量子纠缠和量子测量的原理。
发送方和接收方首先建立起量子纠缠态,这种量子纠缠态的特性使得两端的比特之间是高度关联的。
然后,发送方随机选择一个测量基,并对自己的比特进行测量。
接收方也随机选择测量基对自己的比特进行测量,并将测量结果发送给发送方。
发送方和接收方之间的测量结果比对之后,可以得到一部分相同的比特,这部分比特将被作为密钥使用。
由于窃听者的存在,他们对比特进行了测量,结果与发送方和接收方之间的比对结果不同,因此他们无法获取正确的密钥。
这样,量子密钥分发就能够实现无条件安全的密钥分发。
三、应用前景量子通信的保密传输和密钥分发在信息安全领域具有巨大的潜力和应用前景。
首先,量子通信可以应用于政府机关、军事领域以及银行金融等对安全性要求极高的场景。
传统的加密方式不再安全可靠,而量子通信能够提供绝对安全的保密传输,有效保护重要信息的安全。
量子通信技术如何保护个人隐私和敏感信息
![量子通信技术如何保护个人隐私和敏感信息](https://img.taocdn.com/s3/m/5fa461862dc58bd63186bceb19e8b8f67d1cef40.png)
量子通信技术如何保护个人隐私和敏感信息随着科技的迅猛发展,人们在日常生活中越来越依赖于网络和数字通信。
然而,随之而来的是个人隐私和敏感信息的威胁日益增加。
为此,科学家们不断努力探索新的通信技术来保护个人隐私。
量子通信技术作为一种前沿的加密技术,被认为是保护个人隐私和敏感信息的最佳选择。
本文将重点探究量子通信技术如何实现个人隐私和敏感信息的保护。
首先,我们来了解一下量子通信技术的原理。
量子通信技术基于量子力学的独特性质,通过利用量子比特(qubit)的特殊状态来实现加密通信。
相比传统的经典通信技术,量子通信技术具有两个重要的特性:量子纠缠和量子不可克隆定理。
量子纠缠可以使得量子比特之间的状态相互关联,即使通过物理手段进行干扰,也无法改变量子比特之间的关系;量子不可克隆定理则保证了量子比特的信息无法被复制。
这两个特性使得量子通信技术具备了很高的安全性和保密性。
在量子通信技术中,最常见的应用是量子密钥分发(QKD)协议。
QKD协议利用量子纠缠和量子不可克隆定理的特性,确保通信双方可以安全地分发和共享密钥。
与传统的密钥分发方法不同,QKD协议可以检测到潜在的窃听行为,因为一旦有人试图窃取密钥,就会破坏量子纠缠或改变量子比特的状态,使得通信双方能够及时察觉到攻击。
另外一个重要的量子通信技术是量子加密。
量子加密通过利用量子比特的特殊性质来实现信息的加密和解密。
在量子加密中,发送方使用密钥对信息进行加密,而接收方则使用相同的密钥进行解密。
由于量子比特的不可克隆性,密钥无法被窃取或复制,从而保证信息的安全性和完整性。
此外,量子通信技术还具备数字签名的能力。
数字签名是一种数字证书,用于确保在通信过程中的身份验证和信息的完整性。
量子通信技术可以利用量子纠缠和量子比特的特殊性质来实现更安全和可靠的数字签名,从而防止伪造和篡改。
尽管量子通信技术在保护个人隐私和敏感信息方面具有很大的潜力,但要实现其广泛应用仍面临一些挑战。
量子通信技术的保密性与防窃听性能
![量子通信技术的保密性与防窃听性能](https://img.taocdn.com/s3/m/8bd7950e2a160b4e767f5acfa1c7aa00b52a9d9a.png)
量子通信技术的保密性与防窃听性能量子通信技术是基于量子力学原理的一种新兴通信方式,与传统的经典通信不同,它利用了量子态的特性实现了更高级别的信息安全保障。
量子通信技术的保密性和防窃听性能使其成为当前信息交流领域的研究热点,为信息安全提供了一种更为可靠的解决方案。
首先,量子通信技术的保密性是由量子态的特殊性质决定的。
在传统通信中,信息的传递通过电子的传导或者光子的传输,容易受到窃听者的侵入。
而量子通信则通过将信息编码到量子态中实现信息的传送。
根据量子力学原理,量子态一旦被测量或观测,就会引起它的坍缩,不可逆转地改变量子态。
这种特性使得量子通信中的信息无法被窃听者获取,因为一旦进行观测,信息就会被破坏。
因此,量子通信技术具有很高的保密性。
其次,量子通信技术的防窃听性能是通过量子纠缠和量子密钥分发实现的。
量子纠缠是指两个或多个量子系统之间存在一种特殊关系,其中一个量子系统的状态的改变将立即影响到其他量子系统的状态。
这种“鬼魅般的纠缠”使得窃听者无法窃取信息,因为任何试图对一个量子系统进行观测或测量的行为都会立即改变其他量子系统的状态,从而被正常通信双方察觉。
此外,量子通信中还采用了量子密钥分发的方式来保证信息的安全性。
量子密钥分发是通过将量子态传输给接收方,使得双方可以共享一个随机生成的密钥,保证信息传递的安全。
在量子密钥分发过程中,若有窃听者试图截取传输的量子态,量子态的测量结果将立即改变,从而使通信双方知晓窃听者的存在。
通过使用这种方法,量子通信技术可以确保通信过程中的安全性。
此外,量子通信技术还具备抵御计算攻击的能力。
经典通信中,密码学算法的安全性取决于计算的难度,而新一代的量子计算机将极大地提高计算能力,使得传统密码学算法更加脆弱。
但是,量子通信技术可以应对这种威胁,通过量子密钥分发的方式实现信息的安全传输,即使窃听者拥有了强大的计算能力,也难以破解量子密钥。
虽然量子通信技术对信息安全提供了更高级别的保护,但是它仍然面临一些挑战。
经典保密通信和量子保密通信区别
![经典保密通信和量子保密通信区别](https://img.taocdn.com/s3/m/229fbc1a0b4e767f5acfceda.png)
经典保密通信和量子保密通信区别摘要:文章介绍了经典保密通信和量子保密通信区别,说明了两者的根本区别。
经典保密通信安全性主要是依赖于完全依赖于密钥的秘密性,很难保证真正的安全。
而量子密码通信是目前科学界公认唯一能实现绝对安全的通信方式,其主要依赖于基本量子力学效应和量子密钥分配协议。
最后分析量子保密通信的前景和所要解决的问题。
关键词:量子通信、经典保密通信、量子保密通信、量子通信发展、量子通信前景经典保密通信一般而言,加密体系有两大类别,公钥加密体系与私钥加密体系。
密码通信是依靠密钥、加密算法、密码传送、解密、解密算法的保密来保证其安全性.它的基本目的使把机密信息变成只有自己或自己授权的人才能认得的乱码。
具体操作时都要使用密码讲明文变为密文,称为加密,密码称为密钥。
完成加密的规则称为加密算法。
讲密文传送到收信方称为密码传送。
把密文变为明文称为解密,完成解密的规则称为解密算法。
如果使用对称密码算法,则K=K’, 如果使用公开密码算法,则K 与K’不同。
整个通信系统得安全性寓于密钥之中。
公钥加密体系基于单向函数(one way function)。
即给定x,很容易计算出F (x),但其逆运算十分困难。
这里的困难是指完成计算所需的时间对于输入的比特数而言呈指数增加。
另一种广泛使用的加密体系则基于公开算法和相对前者较短的私钥。
例如DES (Data Encryption Standard, 1977)使用的便是56位密钥和相同的加密和解密算法。
这种体系的安全性,同样取决于计算能力以及窃听者所需的计算时间。
事实上,1917年由Vernam提出的“一次一密乱码本”(one time pad) 是唯一被证明的完善保密系统。
这种密码需要一个与所传消息一样长度的密码本,并且这一密码本只能使用一次。
然而在实际应用中,由于合法的通信双方(记做Alice和Bob)在获取共享密钥之前所进行的通信的安全不能得到保证,这一加密体系未能得以广泛应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
量子通信:绝对保密!
林凯
新闻背景
2015年底,英国物理学会《物理世界》评选的2015年度国际物理学领域的十项重大突破名列榜首的一项,就是中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等组成的研究小组,在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态。
量子通信,是近年来很热门的一个词汇,但大多数读者对此都是云里雾里。
这里我们就来做一点基本的科普。
()什么是“量子”和量子通信
“量子”不是一种粒子,而是微观世界的一种性质:物质或者粒子的能量和其他一些性质都倾向于不连续的变化。
例如,当我们把通常光源发出的一束光通过衰减片进行反复衰减,其能量不断减弱,最后就会成为一份一份不连续的能量颗粒,这样不可分割的最小能量颗粒被称为单光子或光量子。
也就是说,光量子是构成光的最基本单元,是光能的最基本携带者,不可分割。
光在传播的同时还在振动,例如沿水平方向振动或沿竖直方向振动。
如果把水平振动状态叫做“0”,竖直振动状态叫做“1”,利用这两个状态就可以加载一个比特的信息。
但与经典比特不同的是,光量子比特不但可以处于水平振动状态(“0”)或竖直振动状态(“1”),还可以同时处于这两个状态的一种叠加状态(“0+1”),存在这种所谓的量子相干叠加是量子世界与经典世界的根本区别。
广义地说,量子通信是指利用量子比特作为信息载体来传输信息的通信技术。
由于利用了量子力学的基本原理,量子通信能够在确保信息安全、增大信息容量等方面突破经典信息技术的极限。
量子通信内涵很广泛,量子隐形传态、量子保密通信、量子密集编码等都属于量子通信范畴,而量子保密通信是目前最接近实用化的量子信息技术。
()为什么量子保密通信不可破解
信息的安全传送是千百年来人类的梦想之一,然而经典信息很容易被窃取,因此保障通信安全的主要方法就是对信息进行加密。
人们已经发展了各种各样的经典密码和加密算法,它们主要是利用计算的复杂性来确保通信安全——窃听者在没有破解密钥的情况下,在有限的时间内无法完成破译所需的大量计算。
但是,数学的不断进步可能使得一些现在看起来无法利用数学方法破解的加密解密算法在未来得以破解。
更为严峻的是,计算能力的提升速度和潜力已远远超过了人们最初的想象,经典密码加密技术对于通信安全的保障也显得远非预期那样可靠。
量子通信系统的问世,重新点燃了建造安全的通信系统的希望。
量子相干迭加会带来奇特的量子特性。
例如,对于一个未知状态的单光子,要想精确复制它的状态是不可能的,这称为量子不可克隆原理。
这是因为,若要对单光子的状态进行复制,就要首先对其进行测量,但量子相干叠加决定了测量会对单光子的状态产生扰动,因此无法获得其状态的精确信息,也就无法实现对其状态的精确复制。
单个光量子不可分割和量子不可克隆原理这些量子世界的奇特性质,保证了量子保密通信的安全性。
在量子保密通信过程中,发送方和接收方采用单光子的状态作为信息载体来建立密钥。
由于单光子不可分割,窃听者无法将单光子分割成两部分,让其中一
部分继续传送,而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。
又由于量子测不准原理和不可克隆定理,窃听者无论是对单光子状态进行测量或是试图复制之后再测量,都会对光子的状态产生扰动,从而使窃听行为暴露。
理论表明,通信双方只要按照协议产生了密钥,就一定是安全的。
()建立量子通信网络已有途径
1984年,美国IBM公司的Bennett和加拿大蒙特利尔大学的Brassard共同提出了第一个量子密码通信方案,即著名的BB84方案,标志着量子通信领域的诞生。
但是在早期阶段,量子通信的安全通信距离只有10公里量级,不具有实用价值。
2005年,华人科学家王向斌、罗开广、马雄峰和陈凯等共同提出了基于诱骗态的量子密钥分发实验方案,从理论上把安全通信距离大幅度提高到100公里以上。
虽然采用诱骗态方案在光纤中可以实现城域量子通信网络,但由于光子易被光纤吸收,造成损耗,导致信号在光纤传送的过程中越来越弱;而量子保密通信的安全性正是建立在量子信号不能被复制(所以不能被放大)的基础上。
因此仅仅利用光纤难以实现远距离的量子通信。
为了解决这个问题,有两种可行的途径。
一种是利用所谓的“量子中继”,形象化的说法即“量子接力”:将相距较远的通信线路分为数段,每一段的损耗因此较小,然后在量子中继的帮助下,把光子携带的信息一段段如同接力赛一样向前传递。
另一种是自由空间单光子传输。
这是由于大气对某些波长的光的吸收有限,到了外层空间则几乎没有光损耗,因此可以突破大气层通过卫星的中转实现数千公里甚至是全球化的量子通信。
总之,发展量子保密通信技术的终极目标是构建广域乃至全球范围的绝对安全的量子通信网络。
通过光纤实现城域量子通信网络连接一个中等城市内部的通信节点、通过中继技术实现邻近两个城市之间的连接、通过卫星与地面站之间的自由空间光子传输和卫星平台的中转实现两个遥远区域之间的连接,是目前条件下实现全球广域量子通信最理想途径。
()我国走在量子通信实用化前列
经过20多年的发展,量子保密通信技术已经从实验室演示走向产业化和实用化,目前正在朝着高速率、远距离、网络化的方向快速发展。
近年来,我国科学家在发展实用量子通信技术方面开展了系统性的深入研究,在产业化预备方面一直处于国际领先水平。
2008年,潘建伟团队在合肥市实现了国际上首个全通型量子通信网络,并利用该成果为60周年国庆阅兵关键节点间构建了“量子通信热线”,为重要信息的安全传送提供了保障。
2012年底,潘建伟团队的最新型量子通信装备在北京投入常态运行,为“十八大”等国家重要政治活动提供信息安全保障。
2013年,济南城域量子保密通信试验网竣工,设备性能和大规模组网能力又有了进一步的提升。
目前,千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目将于2016年建成连接北京、上海,贯穿济南、合肥等地的千公里级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络;中国科学院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”也将于2016年发射,将在国际上率先实现高速的星地量子通信,初步构建我国的广域量子通信体系。
(延伸阅读)
潘建伟团队获奖工作是怎么回事?
在量子通信的另一个奇妙的内容:量子隐形传态方面,潘建伟团队也一直走在国际的前列。
量子隐形传态在概念上非常类似于科幻小说中的“星际旅行”,可以利用量子纠缠把量子态传输到遥远地点,而无需传输载体本身。
量子隐形传态作为量子信息处理的基本单元,在量子通信和量子计算网络中发挥着至关重要的作用。
1997年,潘建伟及其同事在国际上首次实现了量子隐形传态。
然而,以往所有的实验都存在着一个根本的局限,即只能传输单个自由度的量子状态,而真正的量子物理体系自然地拥有多种自由度的性质,即使是一个最简单的基本粒子,如单光子,它的性质也包括波长、动量、自旋和轨道角动量等等。
多自由度的量子隐形传态成为近二十年来量子信息基础研究领域的一个巨大挑战。
2015年,潘建伟及其同事陆朝阳、刘乃乐等组成的研究小组在国际上首次成功实现多自由度量子体系的隐形传态。
这是自1997年国际上首次实现单一自由度量子隐形传态以来,科学家们经过18年努力在量子信息实验研究领域取得的又一重大突破,为发展可扩展的量子计算和量子网络技术奠定了坚实的基础。