撰稿
李渊华戚展彤
说明
本文来自论文作者(课题组)投稿
人类最早使用的加密技术是密码棒(名词解释)。古希腊的斯巴达人将一张皮革包裹在特定尺径的棍子上,再写上传递给他人的信息。而信息的接收者只需要有根同等尺径的棍子,收到皮革后再将皮革裹到棍子上就可以读出原始信息。即便这张皮革中途被截走,只要对方不知道棍子的尺径,所看到的也只是一些零乱而无用的信息。这就是历史上记载的人类最早对信息进行加密的方法之一。
图1:密码棒实物图,缠棍子是算法,棍子粗细是密钥
通信安全是人类一直的夙愿。从摩斯电码到电报、传真,从移动电话到网络通信,通信技术的发展也带来了通信安全的隐患。
图2:电影《窃听风暴》剧照
从理论上来说,传统的数学计算加密方法都是可以破译的,再复杂的数学密钥也可以找到规律。随着计算机的飞速发展,破译数学密码的难度也逐渐降低,信息安全面临的挑战随之上升。幸运的是,量子理论为人类追求信息的绝对安全打开了一扇窗。
量子通信利用量子力学原理进行信息传输和处理,因其具有高安全、高容量等优点而逐渐发展成为一种极为重要的通信方式,这在过去的20多年中成为量子信息研究的重要内容,具有很好的应用前景,同时处理量子信息的方法也越来越成熟。
基于此,一种新式的通信模式在年被提出,也就是量子安全直接通信(QSDC)协议,QSDC是指:用户之间可以直接通过安全量子通道发送秘密信息,而且在这一过程中第三方的任何攻击都无法从中获取任何有用的信息。QSDC协议因其相对简单的通信步骤而后被提出,这一通信方法减少了潜在的安全漏洞,并提供了高的安全保证,保障了量子通信的安全性和实用性。
然而在实际应用中,基于纠缠的QSDC协议无法同时区分四组编码的正交纠缠状态,这无疑也限制了QSDC在纠缠网络中的推广应用。同时,提高QSDC的应用价值并且扩大QSDC的应用范围,构建量子网络来实现多用户互联这一工作非常重要。
为此,上海交通大学陈险峰团队与江西师范大学李渊华等人合作,在量子通信网络方面取得最新进展:他们首次提出了一种远距离量子安全直接通信网络,并且在实验中证明了它的可行性。图3:量子通信网络艺术效果图
该成果以“A15-userquantumsecuredirect