中国的量子密钥网络是有史以来最大的网络,正式上线

中国的量子密钥网络是有史以来最大的网络,正式上线

一份令人震惊的新研究报告称,中国有一项量子技术,可以在遥远的欧洲和亚洲范围内,完美地将有用的信号加密到任何完成的范围内。

每一天的每一秒都有一些信息或信号通过人们的房屋、天空和人体的血肉。它们是电视信号和收音机,还有私人电话和数据文件。

这些信号中有一些是公开的,但大多数是私有的,它们都是用长串的数字加密的(大概是),只有发送者和接收者才知道。这些密钥足够强大,足以保守现代社会的秘密:调情短信、银行账号和秘密数据库密码。但是他们脆弱处就是。会有高超的黑客攻击。

“从历史上看,密码学的每一个进步都被破解技术的进步所击败,”“量子密钥分配结束了这场战斗。”

量子密钥是一长串数字键——打开加密文件的钥匙就像现代计算机中使用的那样——但它们被编码在量子粒子的物理状态中。这意味着它们不仅受到计算机的限制,而且受到物理定律的保护。

不能复制量子密钥。他们可以在传统的计算机之间加密传输。没有人能窃取它们——量子力学定律指出,一旦一个亚原子粒子被观察到,它就会被改变——而不会让发件人和接收者意识到这个肮脏的把戏。

量子密钥可以通过卫星传送,加密发送到相距数千英里的城市之间的信息。

研究人员将量子加密图像编码为基于光子量子态的数字串,并将它们发送到北京和维也纳之间的距离达4,722英里(7600公里)的地方,打破了此前251英里(404公里)的记录。然后,在2017年9月29日,他们在两个城市的研究人员之间举行了一个75分钟的视频会议,并通过量子密钥进行了加密。(这个视频会议之前就已经公布了,但是实验的全部细节都在这封新信中报道。)

这颗卫星

这种长距离的量子密钥分配是中国卫星Micius的另一项成就,该卫星在2017年粉碎了许多量子网络记录。Micius是一个强大的光子继电器和探测器。它在2016年发射进入近地轨道,利用其精细的激光和探测器发送和接收大量的量子信息——基本上是关于光子的量子态的信息——穿越广阔的空间和大气。

“Micius是天空中最亮的星星,当它飞过空间站的时候,“这颗是绿色的,就像灯塔的激光一样(Micius用来瞄准地面的光子)。如果空气中有一些尘埃,你也会看到一根指向卫星的红灯。没有声音来自太空。也许有一些是由地面站的移动引起的。”

几乎任何时候Micius都做过任何事,它打破了以前的记录。这是因为之前的量子网络依赖于地面上的光子,利用建筑物之间的空气或光纤电缆。而且,在地面上的视线范围是有限的,或者光纤传输一个光子而不失去它的距离。

在2017年6月,Micius的研究人员宣布他们已经将两个“纠缠”的光子发送到相距745英里(1200公里)的地面站。(当一对光子纠缠在一起时,即使相隔很远,它们也会相互影响。)一个月后,在7月,宣布已经将一袋量子信息传送到轨道上870英里(1400公里),这意味着一个粒子的量子态直接从地面上的粒子发射到它在太空中的孪生粒子。

这两项成就都是通往真实世界量子加密网络的主要步骤。

Micius首先加密了两张照片,这是Micius卫星本身的一个小图像,然后是早期量子物理学家Erwin Schrodinger的照片。

Micius已经准备好使用加密更重要的信息。


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