揭秘量子信息與通信：“絕對(duì)安全”解決國防信息安全問題

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

　　廣義地說，量子通信是指利用量子比特作為信息載體來傳輸信息的通信技術(shù)。 量子通信內(nèi)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)，也是人類目前掌握的唯一的無條件安全密碼技術(shù)，因此，我們?nèi)粘Ｌ岬搅孔油ㄐ艜r(shí)常常特指量子保密通信。

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

　　第一種方法是將單光子分割成兩部分，讓其中一部分繼續(xù)傳送，而對(duì)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者希望截取單光子后，測量其狀態(tài)，然后根據(jù)測量結(jié)果發(fā)送一個(gè)新光子給接收方。但由于竊聽者不能精確地對(duì)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)偏差來探測到竊聽者對(duì)光子的測量擾動(dòng)，從而檢驗(yàn)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者截取單光子后，通過復(fù)制單光子的狀態(tài)來竊取信息。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(fù)制。

　　因此，無論是現(xiàn)在還是將來，無論破譯者掌握了多么先進(jìn)的竊聽技術(shù)、多強(qiáng)大的破譯能力，只要量子力學(xué)規(guī)律成立，由量子通信建立起的秘密就無法被破解。

　　可以說，量子通信系統(tǒng)的問世，重新點(diǎn)燃了建造“絕對(duì)安全”通信系統(tǒng)的希望。通向“絕對(duì)安全通信”這個(gè)千百年來人類夢(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(duì)安全”，通過量子通信，人們可以從根本上解決國防、金融、政務(wù)、商業(yè)等領(lǐng)域的信息安全問題。因此，量子通信被視為是保障未來信息社會(huì)通信安全的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

　　更進(jìn)一步來講，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(xiàn)國家信息系統(tǒng)建設(shè)的跨越式發(fā)展，對(duì)國家綜合國力的提升、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

　　正因于此，其也成為世界主要發(fā)達(dá)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，即著名的BB84 方案，這標(biāo)志著量子通信領(lǐng)域的誕生。

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

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

　　可以說，這3 個(gè)實(shí)驗(yàn)真正打開了量子通信技術(shù)應(yīng)用的大門，量子通信得以從實(shí)驗(yàn)室演示開始走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化。