当前位置:首页 >生活派>

中国成功从太空发送不可破解的密码

来源:www.timetimetime.net 时间:2020-03-20 编辑:情感

作者:于飞资料来源:新华社发布日期:2017/8/10 15:22:04

选择名称:中小

中国首次成功地从太空发送不可破译的代码

“墨子”量子密钥分发示意图(中国科学院)

新华社北京8月10日电(记者于飞)中国“墨子”量子科学实验卫星成功地实现了从卫星到地面的高速量子密钥分发,为

《墨子》10日发表在国际权威学术期刊《自然》上。《自然》杂志的评论家称赞卫星地面量子密钥分发结果是“令人钦佩的成就”和“这个领域的里程碑”。

量子卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟表示,“墨子”量子密钥分配实验利用卫星传输量子信号,河北兴隆和新疆南山地面站分别接收北京和乌鲁木齐之间的量子密钥。

“墨子”进行量子密钥分发。这是2017年5月在乌鲁木齐南山拍摄的。几张照片合成了卫星交通全景图。(中国绘图科学院)

据报道,墨子号将在运输途中与地面光站建立光链路,通信距离为645公里至1200公里。在1200公里的通信距离上,卫星到地面量子密钥的传输效率比相同距离的地面光纤信道高20个数量级(万亿倍)。卫星上的量子诱饵光源平均每秒发送4000万个信号光子,轨道对接实验后10分钟左右可以产生300比特的安全密钥,平均编码速率为每秒1.1比特。

“墨子”进行量子密钥分发,摄于2017年5月河北兴隆。(中国科学院制图研究所)

“这样的关键传输效率可以满足绝对安全的电话呼叫或银行传输大量数据的需求。”潘建伟说道。

他说这一重要成就为构建覆盖全球的量子安全通信网络奠定了可靠的技术基础。基于星地量子密钥分发,卫星可以作为可信中继,实现地球上任意两点的密钥共享,扩大量子密钥分发范围,覆盖全球。此外,量子通信地面站与城际光纤量子安全通信网(如合肥量子通信网、济南量子通信网、京沪干线)的互联,可以构建一个全球一体化的安全通信网络。

绝对安全的保密通信

通信安全是国家信息安全和人类经济社会生活的基本要求,也是当今世界的一个难题。窃听和反窃听;加密、解密.密码学中的矛和盾是一个永恒的游戏。

安全通信的原理是,只有掌握了密钥,传输的信息才能容易地再现。信息的安全性主要取决于密钥的保密性。然而,传统的加密技术原则上有可能被解码。随着数学和计算能力的不断提高,经典密码被破解的可能性日益增加。20世纪90年代,美国数学家肖证明了量子计算可以突破目前广泛使用的公钥系统。2015年11月,美国科技公司谷歌推出了D-Wave Quantum Computer,声称其解决问题的速度是任何其他电脑的1亿倍,可以破解任何现有的关键系统。

“墨子”推出量子密钥分发(中国绘图科学院)

是否有绝对安全和保密的通信,让窃听者和破译者束手无策?幸运的是,量子物理为这个问题提供了一个解决方案。如果量子计算机是对抗传统密码学的“剑和矛”,那么量子密码学就是对抗它的“坚固盾牌”。量子密码术提供了新一代不能被窃听或破译的密码术。

潘建伟表示,量子密钥是在甲和乙之间共同生成一串只有双方都知道的随机数,然后用这个随机数加密。一旦量子密钥被截取或测量,它自己的状态将立即改变。截取量子密钥的人只能得到无效信息,而信息的合法接收者可以从量子状态的变化中知道量子密钥已经被截取。将量子密钥应用于量子通信就是量子安全通信。与传统通信方法相比,量子安全通信采用“一次一个秘密”的工作机制。在通信过程中,密码机每分每秒都会生成一个密码。一旦通信完成,这一系列密码将立即失效,并且不会在下一次通信中重复使用。

潘建伟打了个比方。古人用防火涂料封住信封。一旦信被半开,就会留下泄露的痕迹。量子密钥在量子通信中的作用比火漆更彻底,因为一旦有人试图打开“字母”,量子密钥就会使“字母”自毁并让用户知道。

如果有人试图打开“信”,量子密钥将导致“信”自毁(何梦图)

打破空间限制

他说量子通信通常使用单光子作为物理载体,最直接的方式是通过光纤或近地自由空间信道传输。然而,两个通道的损耗随着距离的增加呈指数级增加。由于量子不克隆的原理,单光子量子信息不能像经典通信那样被放大,这将以前的量子通信限制在100公里的数量级。

2016年11月28日,在河北兴隆天文台,“墨子”量子科学实验卫星穿越边境。研究人员正在做实验(合成照片)。新华社记者金王力拍摄,“根据数据计算,即使只有一个每秒100亿发射率的单光子源和一个完美的探测器,通过1200公里的光纤建造一点密钥也需要数百万年。因此,如何实现安全、远程、实用的量子通信是该领域最大的挑战,也是国际学术界几十年来的共同目标。”潘建伟说道。

他说,利用外层空间接近真空和光信号损失非常小的优势,量子通信距离可以在卫星的帮助下大大扩展。同时,由于卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势,它们是在全球范围内实现超长距离实用量子密码和量子隐形传态的最有前途的方法。自本世纪初以来,这一方向已成为国际学术界激烈竞争的焦点。当

潘建伟团队为实现星地量子通信进行了一系列开创性的实验研究。2003年,潘建伟团队提出了利用卫星实现星间量子通信和构建全球量子安全通信网络的计划。随后,2004年,水平距离为13公里(大于大气层垂直厚度)的自由空间双向量子纠缠分布在世界上首次实现,验证了通过大气层进行量子通信的可行性。2011年底,中国科学院战略性科技试点项目“量子科学实验卫星”正式启动。2012年,以潘建伟为首的中国科学院联合研究小组在青海湖实现了首个100公里双向量子纠缠分布和量子隐形传态,充分验证了利用卫星实现量子通信的可行性。2013年,中国科学院联合研究小组在青海湖进行了量子密钥分发实验,模拟了卫星与地球之间的相对运动和星地链路的大损耗,充分验证了星地量子密钥分发的可行性。后来,该团队在解决难题和克服各种困难后,成功研制了“墨子”量子科学实验卫星。“墨子”于2016年8月16日从酒泉卫星发射中心发射升空。经过四个月的在轨测试,它于2017年1月18日正式交付进行科学实验。

量子卫星与兴隆站建立联系。(由中国科学院提供)

量子通信在国防、军事和金融领域具有广阔的应用前景。一些专家预测,量子通信技术可能会在20到30年内对人类社会的发展产生不可估量的影响。量子通信以其高传输效率和绝对安全性被认为是下一代通信和计算机技术的支撑研究,也成为全球物理研究的前沿和热点领域。

特别声明:转载本文仅用于传播信息,并不代表本网站的观点或确认其内容的真实性。如果其他媒体、网站或个人转载本网站,他们必须保留本网站上注明的“来源”,并承担版权等法律责任。如果作者不希望再版或联系再版费,请联系我们。

相关文章
热门标签
日期归档

版权所有© 阅读时间 | 备案: 鄂ICP备12015973号-1 | www.timetimetime.net . All Rights Reserved | 网站地图