量子通信将带来更安全的互联网

2024年1月8日发(作者：网络营销的含义)

新科技量子通信将带来更安全的互联网文/张文卓量子通信是量子信息科学技术的一个分

展中，量子通信也作为排头兵走在了最前面，

支。如同在传统信息技术发展中，电磁波通信

成为了量子信息科技最先的突破点和产业化

要早于计算机的出现一样。在量子信息学的发方向。2020年第12期I中国科技财富49

新科技量子通信不应该简单地从字面理解为用量 量子密钥分发生成的密钥是一组真随机的

子来通信，它的真实含义更广泛，是利用量子 二进制数，可自由选择任意长度，灵活用于不

力学原理对量子态进行操控，在两个地点之间 同长度的二进制信息的加密。由于密钥本身随

进行信息交互，可以完成经典通信所不能完成 机，用最简单的算法（如异或）加密就能实现

的任务。无法破解的密文，几乎不耗费任何计算资源。

量子通信按照应用场景和所传输的比特类型

根据信息论，这种随机的密钥通过“一次一

可分为量子密钥分发和量子比特传输两个方向。

密”的加密方式可以抵抗任何算法的破解，包

其中量子密钥分发可以通过对量子态的传输和测

括量子计算算法，达到信息论意义上的“无条

量，为经典比特传输（即我们最常用的数字通

件安全性”。因此量子密钥分发从根本上保证

信）建立牢不可破的量子密码加密，是为经典信

了信息传输过程的安全性。这就是“量子加密

息做加密服务的量子通信。目前以量子密钥分发

通信”。为基础的量子加密通信已经步入产业化阶段，开

量子加密通信一经提出，就获得了广泛关

始保护我们的信息安全。量子比特传输利用量子

注，经过三十多年的理论发展和实验不断验证，

纠缠来传输量子比特，是服务量子计算机终端的

世界上很多国家都相继建成了使用BB84协议的

量子通信，将应用于未来量子计算之间的量子互

量子密钥分发网络，以及在此基础上运行量子加

联网。密通信。这其中以中国的量子加密通信“京沪干

量子密钥分发是可能在短期内给我们带来

线”为跨度最长（2000余公里），节点最多，

更安全互联网的量子加密通信的核心技术。目

最先投入使用。前产业化的量子密钥分发是由美国物理学家本

2017年，中国科学技术大学潘建伟院士团

内特和加拿大密码学家布拉萨德在1984年提出

队领衔的“墨子号”量子科学实验卫星已经完

的BB84协议。该<协议利角对微观粒子量子态

成了人类历史上首个星地量子密钥分发实验，

的测量会产生随®I结東的量子力学原理，在收

采用的是加人诱骗态的BB84协议，成码率达到

发两端生成完全相同的随机的二进制密钥，是

每秒5千比特，验证了星地量子通信的可行性，

一种私钥体系。同时量子力学中的量子不可分

为建立全球化量子加密通讯网络奠定了技术

割原理和不可克隆定理，保证了该密钥在分发

基础。过程中不会被任何第三方无感知地截获，也就

量子科学实验卫星和量子保密通信“京沪干

是说，即便被窃听，也会被通信的两端马上发

线”等大’科学工程和应用示范项目，让中国在量

现，只需丟弃被窃听部分的密钥，剩余的密钥

子通信领域从基础科研到应用化和产业化都做到

只有收发两端可以知道，可以真正做到“天不

了世界第一。知地不知，只有你知我知”。未来量子加密通信将以产业化为主要目标，

因此，量子密钥属于私钥体系，其作用可与

从地面和空间双管齐下，通过小型量子通信卫

部队的机要部门通过人工递送密钥做类比。但人

星、光纤网络组成天地一体化的量子通信网络，

工递送密钥的管理成本极高，密钥更新慢，并且

为更安全的量子加密互联网奠定基础。传递和存储的各环节都容易泄密。而量子密钥可

以做到实时更新和传递，陈旧密钥及时销毁，几

(作者系物理学博士，《大话量子通信》

乎不存在泄密的可能，因此可以认为是密码学里

作者）最安全的私钥体系。50中国科技财富I 2020年第12期