突破1000公里墨子号敲开量子通信大门，可惜因安全问题未能推行
【突破1000公里墨子号敲开量子通信大门，可惜因安全问题未能推行】在科学界，“墨子号”往往和量子通信联系在一起，因为它就是我国自主研发的量子科学实验卫星。据报道，“墨子号”突破了一千公里的量子密钥分发距离，达到了1120公里，实现了量子密钥分发在历史上跨越一千公里的传送，同时还将会叩开量子通信从实验室走向实际应用的大门。
文章插图
那么什么是量子？什么是量子密钥？这种方式如何保证通信的安全性？下文将带您一起了解该成就和与其相关的问题。
何为量子？何为量子密钥分发？
量子这个概念很多人在网络上听得多了，都觉得它是一个高大上的词语，但并不知道它指的是什么。从量子物理的定义来看，量子指的是一切物质组成的最基本的单位，例如分子、原子、电子和光子，这些都可称为量子。
文章插图
量子密钥分发，顾名思义就是将量子密钥发送出去。但由量子组成的密钥与普通计算机里的密钥不同，它的安全性更高一些。如果密钥在分发的过程中遭到第三方的盗窃，那么接收方和发送方立即就能察觉这件事，从而采取应对措施。
为何量子密钥的安全性如此高？
量子密钥的分发之所以会有如此高的安全性，是因为它同时利用了量子的两个特性，叠加性和不可复制性。叠加性是指量子可以是两种状态的叠加，而普通生物的状态是单一的，要么是生，要么是死，而量子可以同时保持完整的破碎。
文章插图
这种特性决定了量子的不可复制性。如果量子密钥在传输的过程中被第三方接触了，那么密钥的状态就会立即改变，有可能向完整的方向改变，也有可能向破碎的方向改变，导致第三方无法得到正确的密钥。而接收双方在得知此事后，可以重新生成密钥进行分发和接收。
即使该方法很理想，但还无法得到实际应用，这是为何？
量子密钥的分发在理论上来说是一种安全度很高的通信方式，但这种方式自从被提出来后一直到现在都还未得到实际应用，主要有两方面的原因。一方面是这种方式因为信号损耗问题无法进行远距离传输，另一方面是现实设备还存在不少安全漏洞问题。
文章插图
看到这可能会有朋友好奇，为什么量子在传递过程中还会产生信号损耗呢？实际上地球上任何信号在传播过程中都存在损耗现象，目前实验室里利用单光子作为物理载体来传输量子密钥，但是单光子在传输过程中会不断地被光纤通道吸收，导致距离越远信号的损耗就越大。
中继通信可解决该难题，但仍存在这方面的安全漏洞
在“墨子号”实现1120公里的量子密钥分发之前，国际上已经出现了500公里的成功案例，但之后并未出现重大突破。后来有科学家提出了采用中继通信来充当密钥分发的“接力站”，这就好比一个马拉松选手参加了10公里的比赛，正常人在比赛中需要经过一段时间就从路人手中接过水瓶进行水分补给。中继通信扮演的就是路人的角色，它为能量即将损耗完的量子密钥补给能量，好让它继续传播下去。
文章插图
该想法确实不错，而且在现实中也得到了应用，前几年我国就利用该方法实现了7600公里的洲际量子通信。但这种方法还是存在安全漏洞，如果中继通信的技术掌握在其他国家手里，那么到了中继站的量子密钥则有可能被盗取。因此在2017年我国实现了突破千里的量子纠缠分发后，中国科学技术大学的科学家潘建伟产生了新想法。
由量子纠缠引发的思考，基于量子纠缠的量子密钥分发可行否？
首先来了解一下量子纠缠的概念，它指的是两个或多个粒子之间不管距离有多遥远，在相互作用之后原本各自的独立特征就会形成综合特征，因此科学家可以通过测量其中一个粒子的状态来获知其他距离遥远粒子的状态。潘建伟正是想到了在量子纠缠的基础上进行量子密钥分发。
文章插图
在初期理论中，基于量子纠缠的量子密钥分发会使得接受双方的密钥都拥有综合特征，因此其中一方只需要测得该方特征就能获知另一方特征，但在密钥分发过程中该方法失效。即使量子纠缠是由第三方发起的，接收方只要测得密钥的特征，同样能够获取密钥中的信息。这种方式消除了第三方盗取量子密钥的可能性，从而极大提高分发安全性。
推荐阅读
- 魏彩英 风云四号B星今日成功发射！实现三大技术突破，有效提升我国天气预警能力
- 分辨率 不是简单复制A星，风云四号B星有三大技术突破
- 科技 厚积薄发！2天2次重大科技突破，中国的崛起之路注定没有人能挡得住
- 原油 6月2日原油早班车：原油突破性的降临！
- 技术 我国传来好消息,完成一项关键性技术突破，美媒直呼这不可能
- 光速 宇宙6大速度，人类仅达到第3，若是突破第6将窥探到宇宙边界
- 核聚变反应 中国核聚变迎来新突破，原料不再是问题，离人造太阳又近了一步
- 事实 振奋人心！中国突破火箭回收关键技术，欧美强国无奈接受事实
- 一年四季 如果地球和太阳的距离缩短1000公里，地球会发生什么变化
- 人类 人类注定要被困在银河系中证实爱因斯坦这个预言，就能突破瓶颈