После успешного распределения квантовых ключей на 4600 километров, никогда не беспокойтесь о существовании взломанных методов шифрования?

1000 лет назад, если бы мы были в провинции Гуандун и хотели бы отправить письмо своей семье в Пекин, нам потребовалось бы год или полгода на поездку туда и обратно.

100 лет назад мы могли отправить телеграмму. На ее использование могло уйти несколько дней, и мы взимаем плату за символы.

Десять лет назад мы могли позвонить, и соединение заняло всего несколько секунд.

Теперь мы можем осуществлять видеозвонок напрямую, задержку можно контролировать на уровне миллисекунд.

Носитель передачи информации постепенно превратился из рабочей силы в радиоволны, телефонные линии и оптоволокно. Задержка информации становится все меньше и меньше, но максимальная скорость света составляет 299792458 м / с. Если расстояние достаточно велико, будет все равно будет заметная задержка.

Есть ли более быстрый способ распространения информации?

Теоретически это квантовая связь. Однако современные технологии показывают, что этого трудно достичь, поэтому ученые взяли курс на «квантовое шифрование».

7 января Университет науки и технологий Китая объявил, что китайская группа научных исследований успешно реализовала квантовое распределение ключей от спутника к Земле, охватывающее 4600 километров, отметив, что Китай построил прототип «интегрированного космического пространства Земли». области квантовой сети связи » , которая была опубликована в Великобритании в журнале« Nature ».

Что такое квант?

Теоретическая квантовая коммуникация реализуется с помощью нескольких загадочных свойств кванта:

1. Квантовая запутанность
2. Неделимый
3. Не клонировано

Теория доказывает, что даже если два запутанных кванта разделены космическим расстоянием, один из них изменится, а другой изменится одновременно, нарушая «клетку скорости света» и реализуя связь в реальном времени.

Обратите внимание, что мы добавили атрибут перед квантовой коммуникацией, называемый «теоретически». Это связано с тем, что квантовая коммуникация все еще имеет трудности, которые необходимо преодолеть. Многие люди думают, что квантовая коммуникация невозможна. «Доменная сеть квантовой коммуникации» фактически использует неделимое и неклональная природа кванта для повышения конфиденциальности общения Это не идеальное квантовое общение в истинном смысле этого слова .

Как реализовать дальность передачи 4600 км?

В документе показано, что «глобальная интегрированная квантовая сеть связи космос-Земля» в основном состоит из трех частей.

1. Квантовый спутник "Мози".
2. Более 700 оптоволоконных каналов распределения квантовых ключей
3. Две наземные испытательные станции

Коммуникационная сеть развернула в общей сложности 4 ключевых администратора очередей в Пекине, Цзинане, Хэфэе и Шанхае соответственно, за которыми последовала магистральная волоконно-оптическая линия связи протяженностью более 2000 километров и две линии связи земля-спутник, соединяющие соединения Синлун и Наньшань (2600 километров). .

В процессе работы спутник "Mozi" вращается по солнечно-синхронной орбите на высоте около 500 км. Он подключен к наземным станциям в Xinglong и Nanshan для квантового распределения ключей. Наконец, после эффективной программы пост-обработки протокола BB84 извлекается окончательный ключ безопасности. (Протокол BB84 – это первый в мире квантовый криптографический протокол, схема распределения квантовых ключей, совместно разработанная квантовыми физиками Чарльзом Беннеттом и Гилом Брасардом в 1984 году)

В настоящее время исследователи могут получить общий размер ключа примерно 36 Мбит в неделю, а ключ, сгенерированный «Mozi Number», может поддерживать примерно 6000 пользователей.

Какие трудности в этой попытке?

Квант на самом деле слишком мал. Одно дыхание, свет от электрической лампочки и простое действие могут запустить сотни миллионов квантов, а в отдельных квантах есть неопределенность. Полностью «контролировать» квант не так-то просто. Таким образом, существует множество технических трудностей при распространении квантовых ключей спутник-Земля на расстояние 4600 километров.

1. Подготовка одиночных фотонов

Пань Цзяньвэй, академик Пань Цзяньвэй, опубликовавший статью «Глобальная квантовая коммуникационная сеть для интеграции мира и Земли», сказал, что электрическая лампочка мощностью около 15 Вт может излучать десять триллионов световых квантов в секунду, а также приготовление единственного источника света. квант подобен одному из них, который был захвачен в момент испускания этих десяти триллионов световых квантов.

2. Детектирование одиночных фотонов

Одиночный фотон – это уже мельчайшая единица световой энергии, а энергия очень мала. Необходимо разработать очень точную и эффективную технологию обнаружения одиночных фотонов. Только благодаря способности подготовить и обнаружить единственный квант света можно реализовать безопасную квантовую связь.

3. Связь со спутником и землей похожа на падение монет на высоте 10 000 метров.

Например, Ван Цзяньюй, исполнительный заместитель главного конструктора спутника «Mozi», сказал: «Чтобы запустить один фотон на наземную станцию ​​с высоты 1000 километров, это похоже на полет самолета на большой скорости на высоте 10 000 метров и два вращения на землю одновременно. Бросьте монеты в тонкую прорезь для денег в копилке. Прорезь для денег в копилке тонкая, что эквивалентно поляризации света. У нее есть направление. Монеты должен быть правильно ориентирован, чтобы быть вброшенным, и это не бросок, вы должны точно бросать с обеих сторон ».

4. Обнаружение с земли намного сложнее, чем ясновидение.

Согласно расчетам, при зажжении спички происходит около 1017 фотонов, а способность обнаружения наземной спутниковой станции эквивалентна тому, что человек на Земле обнаруживает, что кто-то зажег спичку на Луне. Кроме того, в пределах 100 миллионов фотонов в секунду необходимо понимать, какой фотон обнаружен на земле. Все эти фотоны выстроены в линию. Чтобы обнаружить один, вы должны знать, какой из них является первым, чтобы его можно было использовать для Ключ.

Примечание. Источником вышеупомянутых технических трудностей являются новости CCTV.

По конфиденциальности квантовое шифрование является самым надежным

У кого-то могут возникнуть вопросы после прочтения. Информация все еще зависит от спутниковой и оптоволоконной передачи. При чем здесь квантовая связь?

Позвольте мне сначала поговорить об отправке WeChat. Когда мы используем мобильные телефоны для отправки WeChat, вся информация должна быть зашифрована с помощью алгоритмов перед передачей, иначе информация будет легко перехвачена и просмотрена.

Однако все алгоритмы шифрования теоретически могут быть взломаны, и риск утечки информации все же существует. Например, коммерческие секреты, военная информация и т. Д., Для обеспечения большей безопасности алгоритмы шифрования более сложны, чем общая передача информации.

Есть ли надежный метод шифрования? Ученые думали, что квантовые ключи можно использовать для шифрования информации.

Квантовое распределение ключей использует «теорему о единой квантовой неклонируемости» для достижения абсолютной безопасности распределения ключей. «Теорема о неклонировании» относится к тому факту, что процесс копирования любого неизвестного квантового состояния в точности таким же невозможен, потому что предпосылкой копирования является измерение, а измерение обычно изменяет состояние кванта.

По данным Китайского университета науки и технологий, квантовый ключ как носитель информации неотделим от одиночного фотона, и его квантовое состояние не может быть клонировано, что гарантирует невозможность дешифрования зашифрованного контента. Квантовое распределение ключей – единственный метод связи, который строго доказал свою принципиальную безусловную безопасность.

Если провести неточную аналогию, информация, зашифрованная квантовым ключом, похожа на специальный конверт: пока человек, перехватывающий конверт, захочет его открыть, письмо внутри автоматически исчезнет, ​​и перехват станет бессмысленным.

На этот раз в журнале Nature была опубликована статья «Достигнута глобальная квантовая коммуникационная сеть, охватывающая 4600 километров космоса и земли». В популярных терминах это понимается как добавление квантовых ключей к традиционным методам связи.

Сообщается, что технология квантовой безопасности обеспечивает информационную безопасность важных национальных конференций и мероприятий, таких как военный парад в ознаменование 70-й годовщины победы в Войне сопротивления против Японии и 19-го Национального конгресса Коммунистической партии Китая . Кроме того, в отчетах о банковской нормативной информации, системе управления информацией о трансграничных квитанциях и платежах в юанях и системе удаленного аварийного восстановления данных онлайн-банкинга применяется технология квантовой безопасности.

Будущее квантовой связи

В 2016 году американский поставщик технологий кибербезопасности Symantec сообщил, что хакерская группа под названием "Strider" за последние пять лет осуществила кибератаки на Китай, Россию и другие страны. Хакерская группа использует передовые технические методы. Symantec подозревает, что эта группа поддержка национальной сборной.

Фактически, это только верхушка айсберга хакерских атак. Атаки происходят постоянно, и их невозможно предотвратить. Так родились «Интегрированная глобальная квантовая коммуникационная сеть Небо-Земля» и 2000-километровая квантовая безопасная коммуникационная магистраль. на этом фоне «Великая стена» информационной безопасности.

Многие люди видели огромную роль, которую играет квантовая коммуникационная сеть, и не могут не задаться вопросом: будет ли в ближайшее время заменена нынешняя коммуникационная сеть, основанная на оптоволокне?

Академик Пан Цзяньвэй сказал в интервью Science and Technology Daily, что квантовое шифрование не предназначено для подрыва или замены существующих методов связи, но может значительно повысить безопасность существующих систем .

Кажется, что истинной квантовой коммуникации еще предстоит пройти долгий путь.

# Добро пожаловать в официальный аккаунт Aifaner в WeChat: Aifaner (идентификатор WeChat: ifanr), более интересный контент будет предоставлен вам как можно скорее.

Ai Faner | Исходная ссылка · Посмотреть комментарии · Sina Weibo