量子保密通信可以提供一种原理上绝对安全的通信手段,具有无条件安全性和对窃听的可检测性特征,远距离量子保密通信在国防上具有重大应用价值。
量子密码技术建立在“海森堡测不准原理”和“单量子不可克隆定理”之上.“海森堡测不准原理”指在同一时刻以相同精度测定量子的位置与动量是不可能的,只能精确测定两者之一。“单量子不可克隆定理”是“海森堡测不准原理”的推论,指在不知道量子状态的情况下克隆单个量子是不可能的,因为要克隆单个量子就只能先作测量,而测量必然改变量子的状态。
量子密码术用于密码分配,原理是以量子状态作为密钥不能克隆,任何截获或测试量子密钥的操作都会改变量子状态,这样截获者得到的只是无意义的信息,而信息的合法接收者也可以从量子态的改变知道密钥曾被截取过,抛弃密钥,重新建立新的密钥,这就实现远距离和高速率的量子密码传输。可以利用卫星来传递信息,并在全球范围内建立起保密的信息交换体系。量子保密通信是一种原理上绝对安全的通信手段.
按照“单量子不可克隆定理”复制单个量子,只有源自单光子量子信号是安全,对于量子密钥分发而言,信息在单一的光子内被编成密码是非常重要的.目前量子密钥分发系统不完善,激光源会分发出一系列的光子数,这样可能总会有超过一个的光子存在于激光脉冲里,这些多光子脉冲可能容易遭到窃听者执行光子数分裂(PNS)攻击。 一种阻碍光子数分裂攻击的方法是使用非常微弱的信号,但因为信号在光纤中存在损耗,这将限制信号传送的距离,即使在最理想的条件下,所有这些实验实现的最大安全距离都无法超过20公里。这就要求使用灵敏度很高的探测器.
科学家研究用超低噪音、高功效边缘转换传感光电探测器,使用非常微弱的信号,通过执行一种三层次的的诱骗信号量子密码协议来产生一种安全密钥.诱骗信号量子密码协议:在协议中发送人可以随机改变激光发射功率电平,使用者能够有效地了解到在传送的过程中与多光子脉冲相对的单一光子究竟发生了什么。这就允许他们限制能被接收者探测到的单一光子信号的数量,从而构建一种完全安全的密钥.
由清华大学、中国科技大学等单位组成的联合研究团队,2005年初,联合研究小组开始利用诱骗信号方法进行远距离量子密钥分发的研究。经过近两年的联合攻关,2006年夏,在国际上率先实现以弱激光为光源,绝对安全距离大于100公里的量子保密通信。美国洛斯阿拉莫斯国家实验室,欧洲慕尼黑大学——维也纳大学联合研究小组也相继独立获得了采用诱骗信号方法进行量子密钥分发的实验结果,实现试验可重复性.
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