少即是多:提升互联网安全的量子旋梯
作者:星期日, 一月 11, 20150

3澳大利亚格里菲斯大学主导的一项研究,可能促使互联网信息传输安全向前迈进一大步。

在《自然通讯》电子期刊上发表的一篇论文中,格里菲斯大学量子动力学中心的物理学家们阐述了“量子旋转”在增强长距离数据传输安全性、挫败黑客和窃听者,以及解决通讯设备信任问题上的应用前景。

项目负责人Geoff Pryde教授称:“量子物理为绝对安全的信息传输提供了实现的可能,你的信用卡详细信息和其它个人资料在网上传输过程中将与黑客完全绝缘。”

“理想状况下,这一完美的长距离安全通信实现起来非常简单。通信双方共享强纠缠量子系统(如光子)产生的不可破解的随机编码即可。”

“然而,不幸的是,真实世界中因为有传输和检波损耗,长距离通信的双方并不能共享足够强的纠缠。光子在通信网络中传输时,会有部分丢失,也就给外部留下了获取其编码的漏洞。”

于是,格里菲斯的研究人员聚焦于另一个备选方案——量子旋转。

Pryde教授表示,尽管只是量子纠缠的弱化形式,量子旋转却反而能在保证通信安全的情况下兼顾真实世界的传输损耗和免去对设备绝对信任的需求。

“量子纠缠是安全通信的极佳资源,但你需要验证它是否真的能保证隔绝窃听者。我们的新技术就能做到在不要求通信设备可信度的情况下完全隔绝窃听,并且它在常规方法不能胜任的长距离通信中表现良好。”

此研究团队在发送编码的每一步使用特殊的光子量子状态构造测试仪。

依据海森堡不确定性原理(微观粒子的位置和速度不可确定),黑客即使侵入了测试仪也无法确定这些量子状态。显然,这意味着量子测试仪仍然可被安全地应用。

在实验中,充当通信双方的测量设备从一个量子源接收纠缠光子。充当仲裁的另一个量子源则负责准备构造测试仪的量子状态。

格里菲斯大学理论物理学家Micheal Hall博士表示,协议运行几轮之后,仲裁便可利用通信双方的测量结果进行数学测试以确定真正的量子旋转。

量子仲裁旋转协议在不需要信任测量仪器方面足以匹敌强纠缠,且比后者具更强的抗干扰能力。研究人员希望能将此技术应用于完全量子安全的编码实证中。

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