近日,由我國自主研發的首顆量子科學實驗衛星“墨子號”成功發射升空,在量子通信領域取得重要進展。量子通信,從理論上提供了一種不可截獲和破譯的絕對安全的新型密碼體制。

保密通信的“明日之星”

千百年來,進行安全信息傳遞一直是人類難以完成的夢想,不得不采取多種方法為信息傳遞保駕護航。

事實上,無論多么高級別的密碼系統,都不可避免地遭受著被破譯的風險。為有效保護通信內容不被竊取,目前采取的主要方法就是加密通信。但現有的數據加密算法,并不能提供絕對安全的“防火墻”。一方面,現有加密解密算法將隨著數學理論的深入而遭到破解;另一方面,利用超級計算機針對經典加密算法進行破解已毫無技術障礙。傳統加密算法已成為高懸在保密通信上方的“達摩克利斯之劍”,時刻威脅著國防、金融等領域保密通信系統的安全。

作為軍事保密通信領域的“明日之星”,量子計算和量子密鑰技術在最近幾十年得到長足發展,量子密鑰可以構建復雜的密碼系統。由于對量子態進行測量將會改變最初的量子態,通過量子密鑰建立的密碼可以第一時間發現密碼被竊取,從而有效抵抗針對密碼系統的截取重發攻擊,具有高度的密碼安全性。

白宮和五角大樓率先安裝

理論上,使用量子密鑰加密的通信系統不可能出現盜聽現象,“守口如瓶”的量子密鑰系統因為各國競相研發而變得“炙手可熱”。20世紀70年代,英國和美國最早開展量子計算領域的研究工作。1993年,英國國防部首次在光纖中實現了相位編碼量子密鑰分發實驗。1999年,世界上首個量子密鑰分配的無條件安全性被成功證明。

近年來,世界各主要大國都在開展量子通信技術的研究工作,量子計算的理論和實踐相繼取得重大進展,產生了多種新的量子算法。丹麥科學家利用集成光學方法開展的量子密碼芯片研究,目前已經取得初步成果。

在軍事應用領域,各國軍隊圍繞密碼破譯與反破譯的斗爭早已進入“白熱化”階段,量子密鑰更成為引領未來軍事革命的顛覆性、戰略性技術。美國國防部高級研究計劃局專門制定“量子信息科學和技術發展規劃”、研發量子芯片的“微型曼哈頓”計劃,加速推進量子信息技術的實際應用。目前,白宮和五角大樓已安裝量子通信系統并投入使用。

日本研究人員用量子密鑰技術實現87公里的信息安全傳輸,德國慕尼黑大學和英國軍方研究機構成功在德國和奧地利邊境的楚格峰和卡爾文德爾峰之間用激光傳輸量子密鑰。此外,英、法、德、日、瑞典等國軍隊也相繼制定并實施一系列發展量子信息技術的計劃。

直接癱瘓和控制敵方通信

世界上的所有物質都是由微小粒子組成的,也就是說它們是量子化的。量子是物理量的最小單元,組成世界的基本粒子如電子、光子、原子等都是量子的表現形態。由于量子的特殊性質,實際測量時可發現量子也有多個分身。量子保密通信就是利用量子疊加原理,將量子的多個分身作為安全通信的密鑰,一旦該密鑰被竊聽或測量,量子的其他分身態會隨機消失,竊聽者的存在會引入額外誤碼,信息發送方和接收方都可以迅速測量到這一變化,從而中斷該次密鑰傳輸,重新設定量子密鑰,直至量子密鑰安全傳輸到信息接收方。

量子信息還具有信息存儲容量大等突出特點,同時使用量子密鑰技術為通信提供獨特安全保障,將充分滿足傳遞信息的安全性、準確性、高效性、大容納量等需求,勢必引領保密通信領域的時代潮流。

隨著世界新軍事革命的蓬勃發展,軍事物聯網和各類信息終端將成為信息化軍隊作戰和指揮神經中樞。依托量子密鑰開展戰場保密通信,將占據戰場絕對信息優勢,甚至可以直接癱瘓和控制對方通信和指揮網絡,達到出奇制勝的戰略目的。