未來量子技術前景展望,量子通信解決信息安全問題
互聯網時代的到來便利了我們的生活同時也給我們帶來了信息安全的隱患。傳統的電纜和光纖通信都免不了存在竊聽手段,雖然采用軟件加密的方式可保護信息安全,但不是絕對的安全。
2016年8月,我國成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”, 2017年1月18日完成多項科學實驗目標,正式交付用戶單位使用。
2017年6月,在中國通信標準化協會成立了量子通信與信息技術特設任務組,啟動了國家標準的研究工作。
2013年7月立項,全長2000余公里的量子通信骨干網絡“京滬干線”在2017年8月底在合肥完成了全網技術驗收,2017年9月29日正式開通,通過北京接入點與“墨子號”連接,實現覆蓋全球的量子保密通信網絡。
2017年11月10日,在APEC峰會上習近平***再次強調:“我們正迎來新一輪科技和產業革命,數字經濟、共享經濟在全球范圍內掀起浪潮,人工智能、量子科學等新技術不斷取得突破,亞太不能等待和觀望?!?。
IBM宣布將在2017年年底前開放20量子位的處理器公眾測試,同時IBM正在向50量子位處理器商業化的方向前進。
2017年,11月14日從清華大學與南京郵電大學聯合實驗組傳出,繼今年6月宣布在實驗室通過量子存儲驗證量子安全直接通信的理論方案后,他們近日首次在500米光纖中使用一種叫做糾纏的量子現象實現量子信息的直接安全傳送。且理論分析證明,以當前試驗條件,可以實現幾十公里的量子安全直接通信。
為何從國家到科研單位和科技巨頭等各方面都在力推量子通信技術呢?它有什么“過人”之處,能集萬千寵愛于一身?下面讓小編為您一一解答。
傳統通信存隱患 量子通信來解決
傳統的通信方式主要有兩種,電纜和光纖。這兩種通信方式都存在竊聽手段簡單且竊聽過程和竊聽者無法被察覺的問題。
傳統通信傳輸示意圖
目前可以采用軟件加密的方式保護信息安全,雖然破解難度高,但未來超級計算機技術和量子計算機的出現,密碼破譯的速度將會越來越快。因此,目前的通信技術并不是絕對的安全。
傳統通信方法中,唯一被證明了是“絕對安全”的密碼體系,是一次一密。即是密鑰隨機且只用一次,且要求用于加密的密鑰長度與被加密的明文長度相同。所以若要達到這種加密標準,那么就要有大量的密鑰。這樣的方式沒有得到推廣實現商用。那么有沒有其它具備推廣使用潛力的絕對安全的通信技術?
答案當然是量子通信技術,它能夠完美地解決信息傳輸過程中的安全問題,真正做到“絕對”安全。當通信載體是量子時,根據薛定諤的貓原理,由于微觀粒子位置是不可能被確定的,總是以不同概率出現在某個位置,而且每次測量的微粒相比測量前必然發生變化。其次,借助量子力學的基于量子態不可克隆原理和海森堡測不準原理。量子通信把密鑰分配給需要保密通信的雙方,密文的發送仍然通過標準的通信手段來完成。這個過程保證能夠在A B兩人之間實現密鑰的分配,其次保證分配的過程中不會使未授權的第三方得到密鑰的內容。
在實際使用中,它是怎樣的確保信息安全和發現信息泄露的呢?小編用一張圖簡單分析大體過程,方便讀者直觀的了解,實際的過程比較復雜。
量子通信具有以下幾個特點:
1)量子通信實際不是通信方式,也不加密,只分配密鑰;
2)量子密鑰分配只是被動探測并發現竊聽,不能主動防護竊聽;
3)量子密鑰分配需要借助常規通信,無法超光速傳輸;
4)竊聽的探測基于量子力學的不可克隆和測不準原理,所以叫量子密鑰分配。
我國未來量子技術前景展望
我國科研團隊在量子通信理論和產業化方面均處于世界領先水平,隨著信息安全重要性日益突顯,量子通信將成為我國信息安全保障的重要技術手段,是國家實現技術彎道超車的重要領域。
國內中科大、清華等研究機構中涌現出潘建偉院士、姚期智院士等多個量子通信技術團隊,在理論水平上與歐美同屬世界一流水平。而在產業化方面,我國已建成多個城域網、量子衛星也發射成功完成全部實驗任務,產業化成都領先全球。量子通信已成功保障包括“十八大”在內多個重大活動的通信安全。量子通信作為大國信息安全的重要保障手段,寫入“十三五”規劃,而此次APEC峰會上習主席再次強調,未來量子通信必將持續受到國家重點支持。
小結
量子計算機成熟商用時點逐步臨近,超強運算能力對傳統加密手段形成巨大沖擊,核心芯片國產化難度較大的背景下,量子通信絕對安全的理論特性愈加重要,量子通信的應用和推廣有望進一步提速。量子計算機面世后信息安全將無法保證,量子通信絕對安全的理論特點在量子計算時代格外重要,是保證大國信息安全的不二選擇。目前量子通信已提升至國家戰略高度,量子通信的應用和推廣有望進一步提速。
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( 發表人:彭菁 )