量子技术新方案:让通信变得更安全!

导读


近日,英国约克大学的研究人员展示了一种基于量子的方案,用于沿着通信线路分发安全信息,并有望成功防止严重的安全漏洞。


背景


信息安全,例如对于就医记录和银行资料等敏感信息的保护,是全球所有的公司和组织所面临的主要挑战之一。


(图片来源: Tomasz Zajda / Fotolia)


标准的通信系统容易受到黑客攻击,加密信息会遭到拦截与拷贝。目前,黑客有可能会拷贝传输的信息。但是,如果没有一种方法可以破解受到加密保护的信息,那么还是无法读取传输的信息



这意味着信息在一段时间内是安全的,但是却无法保证它永远安全,因为正在研制中的超级计算机有望破解特殊的加密。


创新


近日,英国约克大学的研究人员展示了一种基于量子的方案,用于沿着通信线路分发安全信息,并有望成功防止严重的安全漏洞。


这项研究得到了英国工程与自然科学研究理事会(EPSRC)量子通信中心和量子创新中心 Qubiz 的资助,相关论文发表于《物理评论快报(Physical Review Letters)》。


技术


约克大学的研究人员研究了一种基于量子力学的原型,它不仅有望避开现有通信系统的漏洞,而且让信息在未来也是安全的。


(图片来源: 参考资料【2】)


(图片来源: 参考资料【2】)


约克大学计算机科学系的 Cosmo Lupo 博士表示:“量子力学已经取得了长足的发展,但我们仍面临着必须通过进一步的实验来解决的重大问题。”


“其中一个问题,就是黑客会通过干扰用于采集和测量携带信息的光子的检测器,攻击用于信息传输的电子设备。”


因为我们假设一个给定的装置会按照它的技术规格工作,并将因此执行它的任务,所以这样的攻击方式非常厉害。如果黑客能够攻击检测器并改变其工作方式,那么安全性将不可避免地受到影响。”


“然而,即使不对电子设备的工作方式作出假设,量子力学原理也可以保证通信安全。通过去除这些假设,我们会为降低通信速率付出代价,但是却提高了安全标准。”


研究人员并不是依赖可能会受到影响的电子元件来检测和读取信息,而是发现如果不受信任的检测器存在于通信系统中的分离点上,发射机和接收机之间某个地方,通信将会变得安全许多。


检测器会接收两种信号的组合,一种来自发射机,另一种来自接收机。检测器只能读取这种组合信号,而不能读取它的组成部分。


价值


Lupo 博士表示:“在我们的研究中,我们不仅提供了关于这种‘检测器-独立’设计的首个严格的数学证明,而且也考虑一种与现有光纤通信网络兼容的方案。”


“总的来说,我们的方案实现了跨越互联网络的不可破译的代码交换,而且不会给实际的基础设施带来重大改变。”


“我们仍然处于原型阶段,但是通过寻找降低这些系统成本的途径,我们将更加接近让量子通信变为现实的目标。”


关键字


量子加密量子通信信息安全


参考资料


【1】https://www.york.ac.uk/news-and-events/news/2018/research/quantum-step-forward-in-protecting-communications/

【2】Cosmo Lupo, Carlo Ottaviani, Panagiotis Papanastasiou, Stefano Pirandola. Parameter Estimation with Almost No Public Communication for Continuous-Variable Quantum Key Distribution. Physical Review Letters, 2018; 120 (22) DOI: 10.1103/PhysRevLett.120.220505




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