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激光技术与超高速和超安全量子密码

  一个施行"不行破解"的量子暗码体系的新办法能够以比以往的实验快10倍以上的速率传输信息。

  研究人员现已开宣布一个新办法,克服了量子暗码体系施行过程中的一个主要疑问,这进步了完成一种可用的"不行破解"的办法的远景,用于发送隐藏在光粒子中的灵敏信息。
  经过将一个激光束"耕种"到另一个激光束,来自剑桥大学和东芝欧洲研究基地的研究人员证实了,以比实践的量子暗码体系的前期测验高出两到六个数量级的速度来分配加密密钥是或许的。该成果在《NaturePhotonics》杂志上进行了报导。
  加密是现代生活的主要组成部分,使灵敏信息能够安全地同享。在传统的加密技能中,一条特定信息的发送者和接收者决议了暗码,或者是密钥,因而只要那些知道密钥的人才能将信息解密。可是跟着计算机越来越快和越来越强大,加密暗码变得越来越简单被破解。
  量子暗码经过将信息隐藏在激光器发射出来的光粒子或光子中来确保"牢不行破"的安全性。在这种暗码学方式中,量子力学被用来随机生成一个密钥。发件人,一般被称为Alice,经过偏振方向不一样的偏振化光子来发送密钥。收件人,一般被称为Bob,选用光子探测器来丈量光子的偏振方向,然后探测器将光子转化为比特信息,其间,假定Bob以准确的次序运用了准确的光子探测器,他就能得到密钥。
  量子暗码的长处是,假如进犯者企图拦截Alice和Bob的消息,暗码就会因量子力学的特性而改动自个。自从上世纪80年代首次被提出以来,量子暗码给人带来了完成具有牢不行破的安全性的或许。"在理论上,进犯者或许能够具有在物理规律下一切或许的力气,但他们依然无法破解这种暗码,"论文的榜首作者LucianComandar说,他是剑桥大学工程系和东芝剑桥研究实验室的博士生。
  但是,当企图构建一个可用的体系时,量子暗码的疑问就出现了。在实践中,这是一个来来回回的游戏:关于体系的不一样组件的创造性进犯在不断地被开发,相应地对立进犯的对策也在不断的开展。
  最经常被黑客进犯的组件是光子探测器,因为其高灵敏度和复杂的设计,一般是最易受进犯的最复杂的组件。作为对进犯探测器的回答,研究人员开发了一种被称为丈量设备无关的量子密钥分配(MDI-QKD)的新量子暗码协议。
  在这种办法中,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为Charlie的基地节点。Charlie让光子经过一个分束器并丈量它们。这些成果能够揭穿这些位之间的相关性,但不泄漏他们的数值,依然坚持隐秘。在这个设备中,即便Charlie企图诈骗,信息仍将坚持安全。
  MDI-QKD现已被实验证实过,但其信息传输速度关于在实践世界中实践运用来说太慢了,这主要是因为从不一样的激光器产生无差别粒子上的艰难。为了使其作业,经过Charlie的分束器宣布的激光脉冲需求(相对)比较长,这将传输速率约束在了几百位每秒(bps)或更少的水平。
  这个由剑桥大学的研究人员开发的办法运用一种称为脉冲激光耕种的技能克服了这个疑问,在这种技能中其间一个激光束将光子写入到另一个激光束。经过削减脉冲中的时刻颤动的量使得激光脉冲对Charlie来说愈加显着,然后能够运用更短的脉冲。脉冲激光耕种也能以十分高的速率随机改动激光束的相位。在MDI-QKD设备中运用这一技能的成果将使高达1Mbps的速度成为或许,代表着比以前的版别有了两到六个数量级的进步。
  "这个协议给了我们在十分高的时钟速率下最高或许度的安全性,"Comandar说,"它或许指明晰一条实践施行量子暗码的路径。"
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