揭秘量子保密通信：任何測量都無法窮盡量子信息

來源：大眾科技報(bào)　作者：林立　責(zé)任編輯：admin　發(fā)表時(shí)間:2014-02-21 15:11　

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核心提示：量子保密通信真正進(jìn)入科學(xué)家的視野是在1984年。這一年，IBM華生實(shí)驗(yàn)室工程師本奈特（Charles Bennett）和布拉薩德（Gilles Brassard）提出了全新的BB84保密通信協(xié)議。量子的某些基本物理特性開始成為保密通信中的主角

拿起電話，不用擔(dān)心被竊聽；通過網(wǎng)絡(luò)傳送一份保密文件，不用擔(dān)心途中被竊取……隨著社會的發(fā)展，人們對保密提出越來越多的需求，而各種保密通信體系也在不斷地滿足著這些需求。

近日，國家互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)急中心相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，我國已成為網(wǎng)絡(luò)攻擊最大的受害國。確保信息安全，成為擺在我們面前的嚴(yán)峻課題。

2009年，量子政務(wù)網(wǎng)、量子通信網(wǎng)相繼在我國建成。這兩個(gè)可投入實(shí)際使用的量子通信網(wǎng)絡(luò)，標(biāo)志著原本停留在紙面和實(shí)驗(yàn)室的量子保密通信，已經(jīng)開始在人們的日常生活中一展身手。

什么是量子保密通信？

保密通信分為加密、接收、解密3個(gè)過程：發(fā)送者將需要發(fā)送的內(nèi)容通過某種加密規(guī)則（密鑰）轉(zhuǎn)化為密文；接收到密文后，接收者采用與加密密鑰匹配的解密密鑰對密文進(jìn)行解密，得到傳輸內(nèi)容。

在整個(gè)通信過程中，如何保證密鑰的保密性和不被破解是最為關(guān)鍵的問題。目前廣泛用于網(wǎng)絡(luò)、金融行業(yè)的密鑰的安全性由數(shù)學(xué)計(jì)算來保證。

量子保密通信的過程與此類似，只是用微觀粒子攜帶的狀態(tài)信息作為加密和解密用的密鑰�？刹荒苄】催@看似“微小”的變化，它使密鑰的安全性發(fā)生了翻天覆地的變化。

因?yàn)榱孔用荑€安全性不再由數(shù)學(xué)計(jì)算，而是由微觀粒子所遵循的物理規(guī)律來保證，竊聽者只有逾越物理世界的法則才有可能盜取密鑰。

而在當(dāng)前看來，這幾乎是不可能的任務(wù)。不僅如此，量子保密通信還使竊聽者無處藏身。因?yàn)槿魏胃`聽行為都會擾亂傳送密鑰的量子狀態(tài)，從而留下痕跡。

如何實(shí)現(xiàn)量子保密通信？

量子保密通信真正進(jìn)入科學(xué)家的視野是在1984年。這一年，IBM華生實(shí)驗(yàn)室工程師本奈特（Charles Bennett）和布拉薩德（Gilles Brassard）提出了全新的BB84保密通信協(xié)議。量子的某些基本物理特性開始成為保密通信中的主角。

和其他的保密通信協(xié)議一樣，本奈特和布拉薩德的方案中也有一個(gè)信息發(fā)送者愛麗絲和一個(gè)接收者鮑勃。不同的是，愛麗絲用光子的不同偏振態(tài)來傳輸密鑰的鍵值。愛麗絲按照直線（上下或左右）或者對角線（與垂直呈45度夾角）偏振的方式發(fā)出攜帶著不同信息的光子。

鮑勃收到光子后，并不知道發(fā)送方式，只能隨機(jī)選擇測量方式。當(dāng)他的測量方式與愛麗絲的相同時(shí)，就能得到正確的密鑰值，如果測量方式錯(cuò)誤，光子就有一半概率給出錯(cuò)誤的密鑰值。

最后，愛麗絲可以通過公開渠道告訴鮑勃正確的測量方式，從而篩選出正確的鍵值構(gòu)成密鑰。(責(zé)任編輯：admin)

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