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    激光技術與超高速和超安全量子密碼

      一個施行"不行破解"的量子暗碼體系的新辦法能夠以比以往的實驗快10倍以上的速率傳輸信息。

      研究人員現已開宣佈一個新辦法,克服了量子暗碼體系施行過程中的一個主要疑問,這進步了完成一種可用的"不行破解"的辦法的遠景,用於發送隱藏在光粒子中的靈敏信息。
      經過將一個激光束"耕種"到另一個激光束,來自劍橋大學和東芝歐洲研究基地的研究人員證實了,以比實踐的量子暗碼體系的前期測驗高出兩到六個數量級的速度來分配加密密鑰是或許的。該成果在《NaturePhotonics》雜誌上進行了報導。
      加密是現代生活的主要組成部分,使靈敏信息能夠安全地同享。在傳統的加密技能中,一條特定信息的發送者和接收者決議了暗碼,或者是密鑰,因而只要那些知道密鑰的人才能將信息解密。可是跟着計算機越來越快和越來越強大,加密暗碼變得越來越簡單被破解。
      量子暗碼經過將信息隱藏在激光器發射出來的光粒子或光子中來確保"牢不行破"的安全性。在這種暗碼學方式中,量子力學被用來隨機生成一個密鑰。發件人,一般被稱爲Alice,經過偏振方向不一樣的偏振化光子來發送密鑰。收件人,一般被稱爲Bob,選用光子探測器來丈量光子的偏振方向,然後探測器將光子轉化爲比特信息,其間,假定Bob以準確的次序運用了準確的光子探測器,他就能得到密鑰。
      量子暗碼的長處是,假如進犯者企圖攔截Alice和Bob的消息,暗碼就會因量子力學的特性而改動自個。自從上世紀80年代首次被提出以來,量子暗碼給人帶來了完成具有牢不行破的安全性的或許。"在理論上,進犯者或許能夠具有在物理規律下一切或許的力氣,但他們依然無法破解這種暗碼,"論文的榜首作者LucianComandar說,他是劍橋大學工程系和東芝劍橋研究實驗室的博士生。
      但是,當企圖構建一個可用的體系時,量子暗碼的疑問就出現了。在實踐中,這是一個來來回回的遊戲:關於體系的不一樣組件的創造性進犯在不斷地被開發,相應地對立進犯的對策也在不斷的開展。
      最經常被黑客進犯的組件是光子探測器,因爲其高靈敏度和複雜的設計,一般是最易受進犯的最複雜的組件。作爲對進犯探測器的回答,研究人員開發了一種被稱爲丈量設備無關的量子密鑰分配(MDI-QKD)的新量子暗碼協議。
      在這種辦法中,Alice和Bob不是每人都有一個探測器,取而代之是把他們的光子發送到一個稱爲Charlie的基地節點。Charlie讓光子經過一個分束器並丈量它們。這些成果能夠揭穿這些位之間的相關性,但不泄漏他們的數值,依然堅持隱祕。在這個設備中,即便Charlie企圖詐騙,信息仍將堅持安全。
      MDI-QKD現已被實驗證實過,但其信息傳輸速度關於在實踐世界中實踐運用來說太慢了,這主要是因爲從不一樣的激光器產生無差別粒子上的艱難。爲了使其作業,經過Charlie的分束器宣佈的激光脈衝需求(相對)比較長,這將傳輸速率約束在了幾百位每秒(bps)或更少的水平。
      這個由劍橋大學的研究人員開發的辦法運用一種稱爲脈衝激光耕種的技能克服了這個疑問,在這種技能中其間一個激光束將光子寫入到另一個激光束。經過削減脈衝中的時刻顫動的量使得激光脈衝對Charlie來說愈加顯着,然後能夠運用更短的脈衝。脈衝激光耕種也能以十分高的速率隨機改動激光束的相位。在MDI-QKD設備中運用這一技能的成果將使高達1Mbps的速度成爲或許,代表着比以前的版別有了兩到六個數量級的進步。
      "這個協議給了我們在十分高的時鐘速率下最高或許度的安全性,"Comandar說,"它或許指明晰一條實踐施行量子暗碼的路徑。"
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