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量子通信技术有什么“过人”之处 能集万千宠爱于一身?

作者:时间:2018-02-07来源:网络
编者按:为何从国家到科研单位和科技巨头等各方面都在力推量子通信技术呢?它有什么“过人”之处,能集万千宠爱于一身?下面一一解答。

  大事纪

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201802/375498.htm

  2016年8月,我国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”, 2017年1月18日完成多项科学实验目标,正式交付用户单位使用。

  2017年6月,在中国通信标准化协会成立了与信息技术特设任务组,启动了国家标准的研究工作。

  2013年7月立项,全长2000余公里的骨干网络“京沪干线”在2017年8月底在合肥完成了全网技术验收,2017年9月29日正式开通,通过北京接入点与“墨子号”连接,实现覆盖全球的量子保密通信网络。

  2017年11月10日,在APEC峰会上习近平总书记再次强调:“我们正迎来新一轮科技和产业革命,数字经济、共享经济在全球范围内掀起浪潮,人工智能、量子科学等新技术不断取得突破,亚太不能等待和观望。”。

  IBM宣布将在2017年年底前开放20量子位的处理器公众测试,同时IBM正在向50量子位处理器商业化的方向前进。

  2017年,11月14日从清华大学与南京邮电大学联合实验组传出,继今年6月宣布在实验室通过量子存储验证量子安全直接通信的理论方案后,他们近日首次在500米光纤中使用一种叫做纠缠的量子现象实现量子信息的直接安全传送。且理论分析证明,以当前试验条件,可以实现几十公里的量子安全直接通信。

  这两年的量子通信技术得到了极大发展,距离完全商业化时间越来越近,或许在几年后,我们日常生活中就能接触到的量子通信。

  为何从国家到科研单位和科技巨头等各方面都在力推量子通信技术呢?它有什么“过人”之处,能集万千宠爱于一身?下面让小编为您一一解答。

  传统通信存隐患 量子通信来解决

  传统的通信方式主要有两种,电缆和光纤。这两种通信方式都存在窃听手段简单且窃听过程和窃听者无法被察觉的问题。


量子通信——量子计算时代信息安全保障

  传统通信传输示意图

  目前可以采用软件加密的方式保护信息安全,虽然破解难度高,但未来超级计算机技术和量子计算机的出现,密码破译的速度将会越来越快。因此,目前的通信技术并不是绝对的安全。

  传统通信方法中,唯一被证明了是“绝对安全”的密码体系,是一次一密。即是密钥随机且只用一次,且要求用于加密的密钥长度与被加密的明文长度相同。所以若要达到这种加密标准,那么就要有大量的密钥。这样的方式没有得到推广实现商用。那么有没有其它具备推广使用潜力的绝对安全的通信技术?

  答案当然是量子通信技术,它能够完美地解决信息传输过程中的安全问题,真正做到“绝对”安全。当通信载体是量子时,根据薛定谔的猫原理,由于微观粒子位置是不可能被确定的,总是以不同概率出现在某个位置,而且每次测量的微粒相比测量前必然发生变化。其次,借助量子力学的基于量子态不可克隆原理和海森堡测不准原理。量子通信把密钥分配给需要保密通信的双方,密文的发送仍然通过标准的通信手段来完成。这个过程保证能够在A B两人之间实现密钥的分配,其次保证分配的过程中不会使未授权的第三方得到密钥的内容。

  在实际使用中,它是怎样的确保信息安全和发现信息泄露的呢?小编用一张图简单分析大体过程,方便读者直观的了解,实际的过程比较复杂。


量子通信——量子计算时代信息安全保障

  量子通信具有以下几个特点:

  1)量子通信实际不是通信方式,也不加密,只分配密钥;

  2)量子密钥分配只是被动探测并发现窃听,不能主动防护窃听;

  3)量子密钥分配需要借助常规通信,无法超光速传输;

  4)窃听的探测基于量子力学的不可克隆和测不准原理,所以叫量子密钥分配。

  我国未来量子技术前景展望

  我国科研团队在量子通信理论和产业化方面均处于世界领先水平,随着信息安全重要性日益突显,量子通信将成为我国信息安全保障的重要技术手段,是国家实现技术弯道超车的重要领域。

  国内中科大、清华等研究机构中涌现出潘建伟院士、姚期智院士等多个量子通信技术团队,在理论水平上与欧美同属世界一流水平。而在产业化方面,我国已建成多个城域网、量子卫星也发射成功完成全部实验任务,产业化成都领先全球。量子通信已成功保障包括“十八大”在内多个重大活动的通信安全。量子通信作为大国信息安全的重要保障手段,写入“十三五”规划,而此次APEC峰会上习主席再次强调,未来量子通信必将持续受到国家重点支持。

  小结

  量子计算机成熟商用时点逐步临近,超强运算能力对传统加密手段形成巨大冲击,核心芯片国产化难度较大的背景下,量子通信绝对安全的理论特性愈加重要,量子通信的应用和推广有望进一步提速。量子计算机面世后信息安全将无法保证,量子通信绝对安全的理论特点在量子计算时代格外重要,是保证大国信息安全的不二选择。目前量子通信已提升至国家战略高度,量子通信的应用和推广有望进一步提速。



关键词: 量子通信

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