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激光束“播种”技术为实现超高速和超安全量子密码带来希望_皇冠手机客户端

4 9月 , 2021  

本文摘要:一个实行“不能密码”的量子密码系统的新方法需要以比以往的试验慢10倍以上的速率传输信息。

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一个实行“不能密码”的量子密码系统的新方法需要以比以往的试验慢10倍以上的速率传输信息。研究人员早已研发出有一个新方法,解决了量子密码系统实施过程中的一个主要问题,这提升了构建一种能用的“不能密码”的方法的前景,用作发送到隐蔽在光粒子中的脆弱信息。从分束器同一输入端口输入的不能辨别的光子的叙述。

通过将一个激光束“采收”到另一个激光束,来自剑桥大学和东芝欧洲研究中心的研究人员证明了,以比实际的量子密码系统的早期尝试高达两到六个数量级的速度来分配加密密钥是有可能的。该结果在《NaturePhotonics》杂志上展开了报导。加密是现代生活的最重要组成部分,使脆弱信息可以安全性地分享。

在传统的加密技术中,一条特定信息的发送者和接收者要求了密码,或者是密钥,因此只有那些告诉密钥的人才能将信息解密。但是随着计算机越来越快和更加强劲,加密密码显得更加更容易被密码。量子密码通过将信息隐蔽在激光器升空出来的光粒子或光子中来确保“牢不可破”的安全性。

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在这种密码学形式中,量子力学被用来随机分解一个密钥。发件人,一般来说被称作Alice,通过偏振方向不同的偏振化光子来发送到密钥。收件人,一般来说被称作Bob,使用光子探测器来测量光子的偏振方向,然后探测器将光子转化成为比特信息,其中,假设Bob以准确的顺序用于了准确的光子探测器,他就能获得密钥。

量子密码的优点是,如果攻击者企图截击Alice和Bob的消息,密码就不会因量子力学的特性而转变自己。自从上世纪80年代第一次被明确提出以来,量子密码给人带给了构建具备牢不可破的安全性的有可能。“在理论上,攻击者或许可以享有在物理定律下所有有可能的力量,但他们依然无法密码这种密码,”论文的第一作者LucianComandar说道,他是剑桥大学工程系和东芝剑桥研究实验室的博士生。

然而,当企图建构一个能用的系统时,量子密码的问题就经常出现了。在现实中,这是一个来来回回的游戏:针对系统的有所不同组件的创造性反击在大大地被研发,适当地对付反击的对策也在大大的发展。最常常被黑客攻击的组件是光子探测器,由于其高灵敏度和简单的设计,一般来说是最易受攻击的最简单的组件。作为对反击探测器的对此,研究人员研发了一种被称作测量设备牵涉到的量子密钥分配(MDI-QKD)的新量子密码协议。

在这种方法中,Alice和Bob不是每人都有一个探测器,取而代之是把他们的光子发送到一个称作Charlie的中心节点。Charlie让光子通过一个分束器并测量它们。这些结果可以揭发这些位之间的相关性,但不透漏他们的数值,依然维持秘密。

在这个装置中,即使Charlie企图愚弄,信息仍将维持安全性。MDI-QKD早已被实验证明过,但其信息传输速度对于在现实世界中实际应用于来说太快了,这主要是由于从有所不同的激光器产生无差别粒子上的艰难。为了使其工作,通过Charlie的分束器收到的激光脉冲必须(比较)较为宽,这将传输速率容许在了几百位每秒(bps)或更加较少的水平。

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这个由剑桥大学的研究人员研发的方法利用一种称作脉冲激光采收的技术解决了这个问题,在这种技术中其中一个激光束将光子流经到另一个激光束。通过增加脉冲中的时间晃动的量使得激光脉冲对Charlie来说更为显著,从而可以用于更加较短的脉冲。

脉冲激光采收也能以十分低的速率随机转变激光束的振幅。在MDI-QKD装置中用于这一技术的结果将使低约1Mbps的速度沦为有可能,代表着比以前的版本有了两到六个数量级的提升。

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“这个协议给了我们在十分低的时钟速率下最低有可能度的安全性,”Comandar说道,“它或许说明了一条实际实行量子密码的途径。

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