量子通信是由量子態(tài)攜帶信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實(shí)現(xiàn)保密通信過程。安全通信的未來→量子通信;“絕對(duì)安全”的通信是國(guó)家與國(guó)家戰(zhàn)略層面、人與人之間多年來夢(mèng)寐以求之一,量子通信的問世,重新點(diǎn)燃了人們建造“絕對(duì)安全”通信系統(tǒng)的希望;那么究竟什么是“量子通信”。
1、量子通信與5G通信有聯(lián)系嗎?
二者關(guān)系目前看沒有什么交叉從電報(bào)、電話到手機(jī),從1G到4G,正迎來第五代移動(dòng)電話行動(dòng)通信標(biāo)準(zhǔn),也稱第五代移動(dòng)通信技術(shù),外語縮寫:5G。5G網(wǎng)絡(luò)的理論下行速度為10Gb/s,是4G的1000倍,A股上市公司中,重點(diǎn)公司有中興通訊(主設(shè)備龍頭)、烽火通信(傳輸網(wǎng)及SDN/NFV龍頭)等。而量子信息是量子力學(xué)和信息科學(xué)兩個(gè)學(xué)科的融合,其應(yīng)用可分為量子計(jì)算和量子通信,
量子通信是由量子態(tài)攜帶信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實(shí)現(xiàn)保密通信過程?,F(xiàn)有的通信主要通過電纜和光纜進(jìn)行傳輸,兩種方法在安全性上都存在竊聽手段簡(jiǎn)單,竊聽者無法被覺察等問題,但量子通信采用的是“一次一密”的加密方式,兩人通話期間,密碼機(jī)每分每秒都在產(chǎn)生密碼,牢牢“鎖”住語音信息。一旦通話結(jié)束,這串密碼就會(huì)立即失效,下一次通話絕對(duì)不會(huì)重復(fù)使用,而且量子通信所提供的密鑰無法被破解,
2、量子通信真的無法破譯嗎?
應(yīng)該不能量子糾纏現(xiàn)象實(shí)際上建立了一個(gè)絕對(duì)保密但是一個(gè)字節(jié)都發(fā)不出去的「信道」。以典型的貝爾態(tài)為例:Alice和Bob手上各有一個(gè)粒子,而且如果Alice測(cè)量粒子的自旋是「上」,則Bob測(cè)量的結(jié)果一定是「下」,反之亦然,不過因?yàn)锳lice每次測(cè)量的結(jié)果是隨機(jī)的,所以她不能利用這一對(duì)粒子來發(fā)送消息(換言之,她不能操縱粒子的狀態(tài),只能讀取)。
然而,這兩個(gè)粒子的測(cè)量結(jié)果只有Alice和Bob可以讀取,在信道上無法被任何人竊聽,因此即使每次Alice和Bob讀取的結(jié)果都是隨機(jī)的,他們之間仍然有一個(gè)絕對(duì)安全的聯(lián)系:粒子的自旋永遠(yuǎn)相反,因此,對(duì)于一位原文C,他們之間想要秘密通訊可以這么做:Alice測(cè)定粒子自旋得到結(jié)果S。由于糾纏特性,Bob之后的結(jié)果一定是?S,
Alice把S和原文C異或得到密文EAlice把E通過電話(正常的通訊手段)告訴Bob因?yàn)锽ob測(cè)量粒子自旋的結(jié)果一定是?S,所以他可以用(E⊕S)還原出原文C竊密者除非蹲在Alice/Bob身邊,否則他永遠(yuǎn)無法得到S,因此他是無法破譯密文的。同時(shí),因?yàn)槊芪暮驮拈L(zhǎng)度相同,因此密文是信息論安全的,
同時(shí),信息的傳播速度等同于電話的速度,不會(huì)超過光速,也不用擔(dān)心破壞相對(duì)論的因果性量子通信最大的問題不在于能不能被破解--弱觀測(cè)之類的技術(shù),糾纏光子源的工程實(shí)現(xiàn)缺陷等都是可能破解量子通信保密性的因素。量子通信最大的問題在于易被干擾性,本身量子通信就是很不穩(wěn)定的,糾纏對(duì)稍微有點(diǎn)干擾,動(dòng)不動(dòng)就自解了。更關(guān)鍵的是量子的物理特性使得攻擊者對(duì)信道的觀測(cè)會(huì)破壞信道,
也就是說,Eve不需要知道確切的量子通信內(nèi)容,只要她保持竊聽,她就能確保Alice和Bob之間無法通信。這也是為啥量子通信或更狹義的量子密鑰分發(fā)始終不是信息安全界研究的主流方向,我們寧可多花點(diǎn)時(shí)間去折騰現(xiàn)實(shí)世界里互聯(lián)網(wǎng)和電腦系統(tǒng)的安全性,用傳統(tǒng)密鑰分發(fā)方式解決問題,也不太愿意投入很多去跟不太關(guān)注現(xiàn)實(shí)世界通信安全的物理學(xué)家玩兒QKD。
首先看看中微子和量子的定義:中微子又叫微中子,是輕子的一種,是組成自然界的最基本的粒子之一,中微子不帶電,質(zhì)量非常輕,有的小于電子的百萬分之一,以接近光速運(yùn)動(dòng)。中微子,由于其個(gè)頭小、不帶電,故可自由穿過地球,與其他物質(zhì)的相互作用十分微弱,號(hào)稱宇宙間的\
3、量子通信和中微子通信,哪個(gè)前景更好?哪個(gè)更值得期待?