量子加密法

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在IBM的华生实验室里,班奈特(Charles Bennett)是位知名而优秀的理论学家,也是量子计算这个新领域的创始者之一。就像其他多数理论学家一样,他待在实验室的经验并不多。他对于外在的事物漫不经心,有一次甚至把茶壶放在隔水加热器太久,从绿色煮成红色。不过,在1989年,班奈特和同事斯莫林(John A. Smolin)以及布拉萨(Gilles Brassard)决定放手一搏,着手进行一项开创性的实验。他们根据量子力学的原理,展示了一种新的密码技术。

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量子加密法简介

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量子加密法中信息是通过光子传输的。但传输数据所使用的光子都是经过特殊处理的。举个最简单的例子,当发送方将一束光子流传送给接受方,必须从两种模式中的选取一种对其中的光子进行编码(译码者通常称发送方为爱丽丝,接受方为鲍勃)。
首先是制作钥匙,爱丽丝让一个光子通过直线式或对角式偏振片里的0或1狭缝,同时记录下不同的指向。对于每个射入的位元,鲍伯随机选择一个滤片侦测,同时写下偏振方向以及位元值。
在传送之后,鲍伯与爱丽丝互相联络,这时不需要保密,鲍伯告诉对方他是用哪种模式接收个别光子。不过他并没有说明各个光子的位元是0或1。接着爱丽丝告诉鲍伯他哪些模式的测量方式是正确的。他们会删除没有以正确模式观测的光子,而以正确模式所观测出来的光子便成为钥匙,用以输入演算法来对讯息加密或解密。
如果有人(称为伊芙)想拦截这道光子流,由于海森堡原理的关系,她无法两种模式都测。如果她以错误的模式进行测量,即使她将位元依照测到的结果重传给鲍伯,都一定会有误差。爱丽丝与鲍伯可以选择性地比较一些位元,并检查错误,来侦测是否有窃听者。

量子加密法应用

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日内瓦举行的瑞士大选中,投票的可靠度得到了保证。委员会将使用一种可以瞬间探测窃听和错误的信息传送方法——量子加密法,以此不仅仅保证选票的保密性,同时也保证所有的选票都被计数。 [1] 
  量子加密术运用许多先进的技术,其中有些做法仍然停留在实验室阶段,例如上图中神奇量子科技的技术。为了扩张连结范围,研究人员正在尝试以光纤之外的媒介传送量子钥匙。科学家爬到山巅(在那样的高度下,大气的干扰可以减到最小),想证明透过大气来发送量子钥匙是可行的。洛沙拉摩斯国家实验室在2002年所做的一个实验,建造出一个10公里远的连结。同年,英国法恩堡(Farnborough)的QinetiQ,与德国慕尼黑的卢特维格–麦西米连大学合作,在阿尔卑斯山南边两个距离23公里的山顶间做了另一个实验。他们进一步改良技术,例如使用较大的望远镜来侦测、用较佳的滤镜以及抗反射镀膜,希望由此建造出一个系统,收发距离1000公里以上的讯号,这样的距离足以到达低轨道卫星。一个卫星网路便可以涵盖全球。(欧洲太空总署正展开一项计划,要做地面对卫星的实验。欧盟在2004年4月也发起一项计划,要在通讯网路间发展量子密码技术,部份的原因是为了不让梯队系统(Echelon)窃听—这个系统负责截收电子讯息,供美、英以及其他国家的情报机构使用。)
参考资料
词条标签:
社会 文化