南方网讯 近日,传来一个振奋人心的好消息:我国利用量子原理进行量子信息处理取得重大突破,在量子纠缠领域超越美、法和奥地利等国,进入国际领先水平。这是一种“神奇的力量”,将使未来通信系统“守口如瓶”!
早在20世纪70年代初期就与现在广泛应用的公钥加密方法同时被发现的量子加密,在对其规律的认识上一直没有重大突破,直到今天人们才初步揭示出它的应用价值。
认识量子密钥
中国科技大学完成的五粒子纠缠态等实验揭示,不论两个粒子间距离有多远,一个粒子的变化都会影响另一个粒子,即两个粒子间不论相距多远,从根本上讲它们还是相互联系的。这种所谓“量子纠缠”原理,可从根本上解决信息密钥容易泄漏的难题。
量子通信按其所传输的信息是经典还是量子而分为两类,前者主要用于量子密钥的传输,后者则可用于量子隐形态和量子纠缠的发送。系统基本部件包括量子态发生器、量子通道和量子测量装置等。其工作原理就是被爱因斯坦称为“神秘的远距离活动”的量子纠缠。即光子被分割开之后,相距十分遥远也是相互联结的。在使用量子加密法的两个用户之间,会各自产生一个私有的随机数字符串,除了发件人和收件人之外,任何人都无法掌握量子的状态,也无法复制量子。如果通信中一旦发生试图窃取破译这些密码的行为,都会改变量子状态并留下痕迹。并且,异动的光子会像警铃一样显示出入侵者的踪迹。再高明的黑客、间谍对这种加密法也一筹莫展。
古希腊保密法
自人类文明诞生伊始,就有了保密的需要。古希腊的斯巴达人把重要的信息写在一条大约1厘米宽、20厘米长的羊皮带上,写的时候,把羊皮带一圈一圈呈螺旋状绕在特定粗细的木棍上,然后从左到右开始写,写完一行,将木棍旋转90度,再从左到右写。写完之后,从木棍上解下。
羊皮带上排列的字符即是一段密码,收到羊皮带的人,只有再把它缠绕到同样粗细的木棍上,才能读出完整的信息。这样,即便羊皮带中途被截走,只要对方不知道棍子的粗细,所看到的也只是一些零乱而无用的字句。
量子再显神奇
随着数学的发展,开始有了替代法,可用数字来代替字母。当然,这也容易被破译出来。后来人们又发明了二次加密法,即产生一串无序的数字,称为密钥,将密钥再加在替代法的密码上,那么结果将是一串别人无法解读的乱码。因为密钥是随机产生的,如果只用一次就丢掉,那么这个加密后的信息肯定无法破解。可是,在现代频繁的通讯中,每次都要更换一次密钥实在是太麻烦了,尤其是密钥的产生是需要时间的,在许多强调时效性的场合下,就不太合适了。最危险的是,只要你拥有足够强大的计算机,破解这种密码也不是难事。为了对一个400位的阿拉伯数字进行因子分解,目前最快的超级计算机将耗时上百年,而具有相同时钟脉冲速度的量子计算机只需大约一分钟。
量子加密在理论上是绝对安全的。但目前还没有突破广泛应用的瓶颈,世界各国都在不遗余力地加紧研究这一信息安全技术。可望不会很久,量子加密技术即会遍地开花,与我们的生活结下不解之缘。
编辑:王秀