揭秘量子信息與通信：“絕對安全”解決國防信息安全問(wèn)題

　　但如今，人們的這些顧慮可能會(huì )伴隨著(zhù)量子通信技術(shù)的應用和普及而被永遠“埋葬”。

　　廣義地說(shuō)，量子通信是指利用量子比特作為信息載體來(lái)傳輸信息的通信技術(shù)。 量子通信內涵很廣泛，量子隱形傳態(tài)、量子保密通信、量子密集編碼等都屬于量子通信領(lǐng)域。

　　但由于量子保密通信是目前最接近實(shí)用化的量子信息技術(shù)，也是人類(lèi)目前掌握的唯一的無(wú)條件安全密碼技術(shù)，因此，我們日常提到量子通信時(shí)常常特指量子保密通信。

　　在量子通信過(guò)程中，發(fā)送方和接收方采用單光子的狀態(tài)作為信息載體來(lái)建立密鑰。通常來(lái)說(shuō)，竊聽(tīng)者可能用三種方法進(jìn)行竊聽(tīng)：

　　第一種方法是將單光子分割成兩部分，讓其中一部分繼續傳送，而對另一部分進(jìn)行狀態(tài)測量獲取密鑰信息。但由于單光子不可分割，因此這是不可能的。

　　第二種可能的方法是竊聽(tīng)者希望截取單光子后，測量其狀態(tài)，然后根據測量結果發(fā)送一個(gè)新光子給接收方。但由于竊聽(tīng)者不能精確地對光子的狀態(tài)進(jìn)行測量，所以發(fā)送給接收方的光子的狀態(tài)與其原始狀態(tài)會(huì )存在偏差。這樣，發(fā)送方和接收方可以利用這個(gè)偏差來(lái)探測到竊聽(tīng)者對光子的測量擾動(dòng)，從而檢驗他們之間所建立的密鑰的安全性。

　　第三種可能的方法是竊聽(tīng)者截取單光子后，通過(guò)復制單光子的狀態(tài)來(lái)竊取信息。但按照量子不可克隆原理，未知的量子態(tài)不可能被精確復制。

　　因此，無(wú)論是現在還是將來(lái)，無(wú)論破譯者掌握了多么先進(jìn)的竊聽(tīng)技術(shù)、多強大的破譯能力，只要量子力學(xué)規律成立，由量子通信建立起的秘密就無(wú)法被破解。

　　可以說(shuō)，量子通信系統的問(wèn)世，重新點(diǎn)燃了建造“絕對安全”通信系統的希望。通向“絕對安全通信”這個(gè)千百年來(lái)人類(lèi)夢(mèng)想大道的入口，在量子物理的指引下，又重新顯露在人們視野之中。

　　得益于這種“絕對安全”，通過(guò)量子通信，人們可以從根本上解決國防、金融、政務(wù)、商業(yè)等領(lǐng)域的信息安全問(wèn)題。因此，量子通信被視為是保障未來(lái)信息社會(huì )通信安全的重要技術(shù)基礎。

　　更進(jìn)一步來(lái)講，量子通信還能實(shí)質(zhì)性地提升國家的信息技術(shù)水平和信息產(chǎn)業(yè)的核心競爭力，實(shí)現國家信息系統建設的跨越式發(fā)展，對國家綜合國力的提升、經(jīng)濟和社會(huì )的進(jìn)步產(chǎn)生深遠的影響。

　　正因于此，其也成為世界主要發(fā)達國家優(yōu)先發(fā)展的科技和產(chǎn)業(yè)高地。

　　大國競賽新高地

　　1984 年，美國IBM 公司的Bennett和加拿大蒙特利爾大學(xué)的Brassard 共同提出了第一個(gè)量子密碼通信方案，即著(zhù)名的BB84 方案，這標志著(zhù)量子通信領(lǐng)域的誕生。

　　1992 年，Bennett 提出了簡(jiǎn)化的BB84 方案(稱(chēng)為B92 方案)，并與Bessette 合作，第一次在實(shí)驗上原理性演示了量子密鑰分發(fā)。此后，量子密碼分配開(kāi)始得到各方的重視。

　　2006 年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊在世界上首次利用誘騙態(tài)方案實(shí)現了安全距離超過(guò)100 公里的光纖量子密鑰分發(fā)實(shí)驗;同時(shí)，美國洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗室—美國國家標準局聯(lián)合實(shí)驗組和維也納大學(xué)物理學(xué)家Anton Zeilinger 教授領(lǐng)導的歐洲聯(lián)合實(shí)驗室也使用誘騙態(tài)方案實(shí)現了安全距離超過(guò)100 公里的量子密鑰分發(fā)。

　　可以說(shuō)，這3 個(gè)實(shí)驗真正打開(kāi)了量子通信技術(shù)應用的大門(mén)，量子通信得以從實(shí)驗室演示開(kāi)始走向實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化。