劍橋大學和東芝歐洲研究分會的研究人員找到了一種加速的方法,通過該方法可以使用量子密碼學進行數據的安全傳輸。這一研發為更快且幾乎不可能被監視的超安全通信鋪平了道路。
很多加密方法都依賴于一種對于電腦來講都非常難以破解的數字密鑰來保證我們的在線數據安全。例如,要求對兩個非常大的質數進行識別,以普通電腦的計算能力通常是很難做到的。但如果有了強大的量子計算機,要破解這種類型的密碼簡直是小菜一碟,那就必然會危及到我們的數字通信安全。
如果得到正確驗證的話,這種量子計算機也無計可施的一次性加密方法或將是被證明唯一可靠的加密方法。我們來看看它的工作原理:首先,創建一個由完全隨機的二進制序列組成的數字密鑰;然后,通過向這個隨機的二進制密鑰添加信息位進行加密,再將加密后的密鑰安全地發送到接收機。這樣看來,這種密碼看起來仿佛是真正的無懈可擊。
要保持密鑰的私密性就是一個挑戰,不過量子物理學可以幫上忙。因為量子力學本身奇怪的和奇妙的特性使然,如果有人試圖對密鑰進行攔截,密鑰本身就會發生改變,發送者和接收者就會立即收到通知。
一直以來,這種理想情況下長度必定不小于消息本身一次性的密鑰,只能以每秒幾百位的很慢的速率進行發送。幸運的是,研究人員Lucian Comandar和他的同事們已經找到一種方法可以將發送速率提高上萬倍達到1Mbps,這對其在數字通信安全中進行實際應用將是重要的一步。
密鑰的數據傳輸速率一直很慢的原因是因為量子密鑰分發協議(即MDI-QKD安全協議)增加了系統的復雜性。協議要求第二個光子探測器和發送器與接收器之間的一個實體必須要對來自雙方的光子進行測量。
協議依賴在分光器上干涉光子,實際上協議只能在同步計數的兩臺檢測設備之間有效,而不是在一個檢測設備上的單點計數。而且,因為單點計數低于(100%),所以同步計數甚至會更低。
此外,激光脈沖發送的頻率并不穩定,在這種情況下,一個35微微秒的脈沖可能會加速到10微微秒,從而造成25微微秒幾乎陷于停頓的背景噪聲。
研究人員能夠通過將兩個激光脈沖進行重疊大大增加傳輸速度,即通過將光子從另一個激光脈沖注入前一個激光脈沖,研究人員就可以在精確的時間觸發脈沖。這些更短、更精確的脈沖使得數據傳輸的速率大大得加快了。
該協議的構想在四年前才提出,三年前才進行了第一次實驗驗證,目前仍處于研發階段,所以仍然有改進的余地。接下來的將試圖對系統的所有組件實施改進。