【安全的量子通信走得更遠】

明道

【安全的量子通信走得更遠】

鎖定： 量子密碼學作品遍及 200 公里

量子的協定，旨在防止駭客竊取機密金鑰已跨越 200 公里光纖鏈路 — — 是四倍進一步比以前計畫的化身。

這個最新的實現"獨立于測量設備量子金鑰分配"（MDIQKD） 協定可也傳輸鍵 500 倍比以前調校得更快。

量子密碼術涉及兩個人 — — Alice 和 Bob — — 共用一個金鑰，他們可以使用編碼和解碼的消息。

關鍵是成量子粒子，如極化光子，一個字串進行編碼，以便任何竊聽者 — — 夏娃 — — 試圖複製金鑰，因為它從愛麗絲傳給鮑勃揭示她的存在，根據量子力學 — — 對此干涉法律測量影響被測系統的行為。

雖然這種量子金鑰分配 （QKD） 是完全安全的原則，用來實現它的設備缺陷使量子易受到駭客攻擊。

例如，在 2011 年，物理學家們在挪威和新加坡表明鮑勃所使用的單光子探測器能被"視而不見"，與明亮的光以便它可以作為一個古典而不是量子器件。這使得夏娃截獲鍵沒有鮑勃或注意到愛麗絲。

壞的修補程式

而商業的量子金鑰分發系統現已適應致盲 — — 和其他的弱點對確定的日期 — — 這涉及"修補程式"，這樣使系統易受未來，未知的攻擊數目。

在最新的工作中，一批來自合肥市建委潘和張強為首的中國科技大學證明針對免疫抵禦已知和未知的威脅，採取從鮑勃的手探測器的量子金鑰分配協定。

而不是向 Bob 發送光子的愛麗絲，既將光子流發送到一個不受信任的協力廠商 — — 誰甚至可以是夏娃 — — 進行公共的測量。

Alice 和 Bob 準備他們的光子，以便他們水準、 垂直的、 隨機偏振于一體的四個可能的狀態 — — 或沿著兩個對立的對角線 — — 和夏娃之一然後措施來自每個對傳入的粒子的干擾。

如果她聽到一個點擊她知道愛麗絲的光子是反相關與鮑勃，但是她不可能知道什麼具體規定這些光子是在而兩個寄件者可以求出其伴侶的光子的狀態只是通過瞭解他們自己的國家。

Alice 和 Bob 然後公開比較看到取得了夏娃 — — 有多少錯誤，如果她已經太多了，他們知道她一直在騙他們比特串的一小部分。

接頭和聯網

MDIQKD 協定在 2012 年，由海羅多倫多大學和他的同事提出了和此後通過幾個群體包括羅湖的和潘然而，這些先前的測試涉及低傳輸速率 — — 高達 0.1 位/s — — 並進行跨幾個數十公里。

現在，潘和他的同事有調升的位元速率獲得超過 500 沿基於實驗室的後臺的光纖電纜長約 200 公里的一個因素。

他們還進行了實地檢驗 30 公里的地下電纜電視光纖在合肥。這只管理 17 bit/s/因為在電纜接頭和聯網的損失。

若要獲取更高的位元速率，泛的集團增加了兩個發射雷射器的脈衝率。這是一項重大挑戰，因為從這兩種設備的脈衝必須仍然是難以區分的具有相同的脈衝形狀和頻譜，以及同時到達。

該集團也增加了其單光子探測器的效率。

並非所有都是找不到駭客

滑鐵盧大學的瓦季姆 · 馬卡羅夫

駭客集團，瓦季姆 · 馬卡洛夫，新加坡/挪威成員之一現在在加拿大的滑鐵盧大學，相信最近的示威遊行是"技術的重要步驟"量子密碼學的發展。

但是他說"並非所有的丟失的駭客"，認為雖然竊聽者已經被"打敗在光子探測器"，他們可能仍然能夠"潛伏在光子源"的漏洞。

張同意，解釋因前夜將沿無損的通道的糾纏光子的發送到完美運轉的探測器能取得了完整的安全由 Alice 和 Bob。

然而，他說，這種高性能的設備將很難做出，並辯稱，在任何情況下，光子探測器為更易受攻擊比的來源是，因為他們必須接受任何潛在的竊聽者可以扔給他們。

我們的計畫是不如在理論上完美的一個漂亮的"他說，但它是更實用。

低成本的選擇

商業化計畫將涉及進一步提高鐳射重複頻率和檢測效率。但張辯稱一旦實現了一個足夠高的位元速率，MDIQKD 應證明建立量子網路的理想選擇。

其中一個重要的成本效益的方案是一個網路只需要一個單光子探測器。這是最昂貴的元件在量子系統中，和現有的商業系統要求每個接收鮑勃一個探測器。

馬卡洛夫，然而，它有待觀察是否行業採用這項計畫。

它需要更尖端的零部件和更細的工程，比今天的商業產品，他說。

這項研究發表在物理評論快報.

關於作者

愛德溫 · 裡奇是一個總部設在羅馬的科學作家

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