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研究人員發(fā)現(xiàn)了一種基于衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)量子加密網(wǎng)絡(luò)的簡便方法

發(fā)布:cyqdesign 2017-06-20 10:18 閱讀:1534
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上圖所示,研究人員從地面測(cè)量了來自衛(wèi)星的激光信號(hào),并通過地球的重力勢(shì)和大氣湍流進(jìn)行了探測(cè)。在這種條件下成功地描述量子特征是實(shí)現(xiàn)全球量子通信網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)先決條件。圖片來源:谷歌ESA衛(wèi)星圖片。
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  在一項(xiàng)最新的研究中,研究人員展示了地面上測(cè)量激光在地球上空38000公里衛(wèi)星上發(fā)射的量子態(tài)。這是第一次從如此遙遠(yuǎn)的地方實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的詳細(xì)測(cè)量。 R]-$]koQO  
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  來自德國馬克斯·普朗克光學(xué)研究所的Christoph Marquardt說:“我們很驚訝量子態(tài)在大氣湍流中了安全傳輸?shù)降孛嬲,其傳輸效果是這樣好!北疚恼撟C了衛(wèi)星技術(shù)已經(jīng)在空間上進(jìn)行了嚴(yán)格的環(huán)境試驗(yàn),可以用來實(shí)現(xiàn)量子有限測(cè)量,從而使衛(wèi)星量子通信網(wǎng)絡(luò)成為可能。這大大減少了開發(fā)時(shí)間,這意味著從現(xiàn)在起五年內(nèi)就可以實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)系統(tǒng)。 mNvK|bTUT  
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  基于衛(wèi)星的量子加密網(wǎng)絡(luò)將提供一種極其安全的方法來加密遠(yuǎn)距離發(fā)送的數(shù)據(jù)。在五年內(nèi)開發(fā)這樣一個(gè)系統(tǒng)在時(shí)間表上將是是一個(gè)非?斓倪M(jìn)度,因?yàn)榇蠖鄶?shù)衛(wèi)星需要大約10年的發(fā)展。通常這種研發(fā)需要從計(jì)算機(jī)到螺釘?shù)拿恳粋(gè)部件必須經(jīng)過測(cè)試和批準(zhǔn),以便在惡劣的空間環(huán)境條件下工作,并且必須在發(fā)射過程中經(jīng)歷的重力變化中幸存下來。 Cw=wU/)  
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  在埃朗根的馬克斯普朗克研究所,Marquardt和他的同事的這項(xiàng)最新的研究,已發(fā)表在美國光學(xué)學(xué)會(huì)的高影響力研究雜志《光學(xué)》期刊上。 Ul<'@A8  
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  利用光線使數(shù)據(jù)更安全 I& `>6=)  
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  如今,短信、銀行交易和健康信息都是用基于數(shù)學(xué)算法的技術(shù)加密的。這種方法之所以有效,是因?yàn)楹茈y找出用于加密給定數(shù)據(jù)的精確算法。然而,專家認(rèn)為,足以破解這些加密碼的計(jì)算機(jī)很可能在未來10到20年內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)。 /$IF!q+C  
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  迫在眉睫的安全威脅已經(jīng)把更多的注意力放在實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大的加密技術(shù),如量子密鑰分配。量子密鑰分配不使用數(shù)學(xué),而是利用被稱為量子態(tài)的輕粒子的特性來編碼和發(fā)送解密編碼數(shù)據(jù)所需的密鑰。如果有人試圖測(cè)量光粒子來竊取密鑰,它會(huì)改變粒子的行為,從而提醒密鑰通信方,密鑰已經(jīng)被破壞,不應(yīng)該被使用。該系統(tǒng)可自動(dòng)檢測(cè)竊聽的事實(shí)意味著保證通信的安全。 Ozygr?*X  
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  盡管量子加密的方法已經(jīng)發(fā)展了十多年,但它們?cè)陂L距離工作不起作用,因?yàn)橛糜诘孛骐娦啪W(wǎng)絡(luò)的光纖中殘留的光損耗降低了敏感的量子信號(hào)。量子信號(hào)不能再生,而不改變其性質(zhì),通過對(duì)經(jīng)典光學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行光放大器來實(shí)現(xiàn)。出于這個(gè)原因,最近有人在開發(fā)一個(gè)基于衛(wèi)星的量子通信網(wǎng)絡(luò)來連接位于不同大都市區(qū)、國家和大洲的陸基量子加密網(wǎng)絡(luò)。 )6S;w7  
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  雖然新的發(fā)現(xiàn)表明量子通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)不需要從頭開始設(shè)計(jì),Marquardt指出,可利用基于地面的系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成基于量子的加密,將量子態(tài)與衛(wèi)星通信仍然需要5到10年的時(shí)間進(jìn)行開發(fā)。 2Qoj>Wy{  
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  測(cè)量量子態(tài) >};6>)0  
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