無(wú)法破譯是怎么做到的

通信安全是國(guó)家信息安全和人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活的基本需求。千百年來(lái)，人們對(duì)于通信安全的追求從未停止。然而，基于計(jì)算復(fù)雜性的傳統(tǒng)加密技術(shù)，在原理上存在著被破譯的可能性。隨著數(shù)學(xué)和計(jì)算能力的不斷提升，經(jīng)典密碼被破譯的可能性與日俱增。

“過(guò)去的電流流動(dòng)抗干擾能力強(qiáng)，就像一個(gè)調(diào)皮搗蛋的小男孩，你說(shuō)他幾句，他也滿(mǎn)不在乎?！敝袊?guó)科技大學(xué)張永德教授用打比方的方法來(lái)介紹量子通信，他說(shuō)，微觀的粒子非常小，很脆弱，像一個(gè)害羞的小女孩，你看她一眼，就會(huì)變化。就是這樣的特性，才能夠保密，一旦竊聽(tīng)者接觸信息，就會(huì)讓它的狀態(tài)發(fā)生改變，通訊人發(fā)現(xiàn)信息狀態(tài)變化后便可及時(shí)應(yīng)對(duì)。

量子通信就是將量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合，利用量子調(diào)控技術(shù)，用一種革命性的方式對(duì)信息進(jìn)行編碼、存儲(chǔ)、傳輸和操縱，從而在確保信息安全、提高運(yùn)算速度、提升測(cè)量精度等方面突破經(jīng)典信息技術(shù)的瓶頸。

通常認(rèn)為，量子通信主要研究?jī)?nèi)容包括量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)。與經(jīng)典通信不同，量子密鑰分發(fā)通過(guò)量子態(tài)的傳輸，在遙遠(yuǎn)兩地的用戶(hù)共享無(wú)條件安全的密鑰，利用該密鑰對(duì)信息進(jìn)行一次一密的嚴(yán)格加密，這是目前人類(lèi)唯一已知的不可竊聽(tīng)、不可破譯的無(wú)條件安全的通信方式。潘建偉介紹，量子密鑰分發(fā)就好比一個(gè)人想要傳遞秘密給另外一個(gè)人，需要把存放秘密的箱子和一把鑰匙傳給接收方。接收方只有用這把鑰匙打開(kāi)箱子，才能取到秘密。沒(méi)有這把鑰匙，別人無(wú)法打開(kāi)箱子，而且一旦這把鑰匙被別人動(dòng)過(guò)，傳送者會(huì)立刻發(fā)現(xiàn)，原有的鑰匙作廢，再給一把新的鑰匙，直到確保接收方本人拿到。

為什么鑰匙被別人一碰，就能立刻被知曉呢，這是因?yàn)榭茖W(xué)家利用量子有多個(gè)疊加態(tài)的原理，用量子作為密鑰。這樣一來(lái)，一旦有人試圖截獲或測(cè)試量子密鑰，就會(huì)改變量子狀態(tài)，科學(xué)家便能立刻從改變中發(fā)現(xiàn)有人動(dòng)了鑰匙。所以，利用量子不可克隆和不可分割的特性，就能實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全的通信方式。

量子通信通常采用單光子作為物理載體，最為直接的方式是通過(guò)光纖或者近地面自由空間信道傳輸。但是，這兩種信道的損耗都隨著距離的增加而指數(shù)增加。由于量子不可克隆，使其成為絕對(duì)安全的通信方式，但也讓量子信號(hào)不能像經(jīng)典通信一樣通過(guò)復(fù)制被放大，再加上地面?zhèn)鬏斝盘?hào)的損耗非常大，因此之前地面上的量子通信，最遠(yuǎn)距離不過(guò)百公里量級(jí)。