中国成功从太空发送不可破解的密码(图)

今日头条
Toutiao
最新回复:2017年8月9日 23点19分 PT
  返回列表
32841 阅读
50 评论
新华社



“墨子号”量子密钥分发示意图(中科院供图)

原标题:中国成功从太空发送不可破解的密码

新华社北京8月10日电(记者喻菲)中国“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次成功实现从卫星到地面的高速量子密钥分发,为建立最安全保密的全球量子通信网络奠定可靠基础。

“墨子号”的这一成果发表在10日出版的国际权威学术刊物《自然》杂志上。《自然》杂志的审稿人称赞星地量子密钥分发成果是“令人钦佩的成就”和“本领域的一个里程碑”。

量子卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟说,“墨子号”量子密钥分发实验采用卫星发射量子信号,河北兴隆与新疆南山地面站分别接收的方式,在北京和乌鲁木齐之间建立了量子密钥。



“墨子号”开展量子密钥分发,2017年5月摄于乌鲁木齐南山,多张照片合成了卫星过境全貌。(中科院供图)

据介绍,“墨子号”过境时与地面光学站建立光链路,通信距离从645公里到1200公里。在1200公里通信距离上,星地量子密钥的传输效率比同等距离地面光纤信道高20个数量级(万亿亿倍)。卫星上量子诱骗态光源平均每秒发送4000万个信号光子,一次过轨对接实验约10分钟可生成300kbit的安全密钥,平均成码率可达每秒1.1kbit。



“墨子号”开展量子密钥分发,2017年5月摄于河北兴隆。(中科院供图)

“这样的密钥发送效率可以满足绝对安全的打电话或银行传输大量数据的需求。”潘建伟说。

他说,这一重要成果为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了可靠的技术基础。以星地量子密钥分发为基础,将卫星作为可信中继,可以实现地球上任意两点的密钥共享,将量子密钥分发范围扩展到覆盖全球。此外,将量子通信地面站与城际光纤量子保密通信网(如合肥量子通信网、济南量子通信网、京沪干线)互联,可以构建覆盖全球的天地一体化保密通信网络。

绝对安全的保密通信

通信安全是国家信息安全和人类经济社会生活的基本需求,也是当代世界的难题。窃听、反窃听;加密、解密……这些密码学中的矛与盾处于恒久的博弈之中。

保密通信的原理在于,唯有掌握密钥,才能轻易重现传递的信息。信息的安全性主要依赖于密钥的秘密性。然而,传统加密技术在原理上存在着被破译的可能性。随着数学和计算能力的不断提升,经典密码被破译的可能性与日俱增。20世纪90年代,美国数学家肖尔证明量子计算可以攻破目前广泛使用的公钥体系。2015年11月,美国科技公司谷歌推出的D-Wave量子计算机,宣称其在解决问题时能够比其他任何计算机都快一亿倍,并能破解任何现有密钥体系。



“墨子号”开展量子密钥分发(中科院供图)

有没有绝对安全的保密通信,让窃听、破译者无计可施?所幸的是,量子物理提供了解决这一问题的办法。如果量子计算机是针对传统密码的“利剑长矛”,那么量子密码技术就是抵御它的“坚固盾牌”。量子密码提供了一种不可窃听、不可破译的新一代密码技术。

专家介绍,与经典通信不同,量子密钥分发通过量子态的传输,在遥远两地的用户共享无条件安全的密钥,利用该密钥对信息进行一次一密的严格加密,这是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。

潘建伟说,量子密钥就是在A和B之间共同生成一串只有他们两边知道的随机数,然后用这个随机数来加密。量子密钥一旦被截获或者被测量,其自身状态就会立刻发生改变。截获量子密钥的人只能得到无效信息,而信息的合法接收者则可以从量子态的改变中得知量子密钥曾被截取过。将量子密钥应用于量子通信中,就是量子保密通信。与传统通话方式相比,量子保密通信采用的是“一次一密”的工作机制,通话期间,密码机每分每秒都在产生密码,一旦通话结束,这串密码就会立即失效,且下次通话不会重复使用。

潘建伟打了个比方,古人在信封上用火漆封口,一旦信件被中途拆开,就会留下泄密的痕迹。量子密钥在量子通信中的作用比火漆更彻底,因为一旦有人试图打开“信件”,量子密钥会让“信件”自毁,并让使用者知晓。



如果有人试图打开“信件”,量子密钥会让“信件”自毁(贺萌绘图)

从太空突破极限

他说,量子通信通常采用单光子作为物理载体,最为直接的方式是通过光纤或者近地面自由空间信道传输。但是,这两种信道的损耗都随着距离的增加而指数增加。由于量子不可克隆原理,单光子量子信息不能像经典通信那样被放大,这使得之前的量子通信的局限在百公里量级。



2016年11月28日,在河北兴隆观测站,“墨子号”量子科学实验卫星过境,科研人员在做实验(合成照片)。 新华社记者金立旺摄

“根据数据测算,通过1200公里的光纤,即使有每秒百亿发射率的单光子源和完美的探测器,也需要数百万年才能建立一个比特的密钥。因此,如何实现安全、长距离、可实用化的量子通信是该领域的最大挑战和国际学术界几十年来奋斗的共同目标。”潘建伟说。

他说,利用外太空几乎真空因而光信号损耗非常小的特点,通过卫星的辅助可以大大扩展量子通信距离。同时,由于卫星具有方便覆盖整个地球的独特优势,是在全球尺度上实现超远距离实用化量子密码和量子隐形传态最有希望的途径。从本世纪初以来,该方向已成为了国际学术界激烈角逐的焦点。



量子卫星与新疆南山站建立链路时工作人员合影留念。(中科院提供)

潘建伟团队为实现星地量子通信开展了一系列先驱性的实验研究。2003年,潘建伟团队提出了利用卫星实现星地间量子通信、构建覆盖全球量子保密通信网的方案,随后于2004年在国际上首次实现了水平距离13公里(大于大气层垂直厚度)的自由空间双向量子纠缠分发,验证了穿过大气层进行量子通信的可行性。2011年底,中科院战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”正式立项。2012年,潘建伟领衔的中科院联合研究团队在青海湖实现了首个百公里的双向量子纠缠分发和量子隐形传态,充分验证了利用卫星实现量子通信的可行性。2013年,中科院联合研究团队在青海湖实现了模拟星地相对运动和星地链路大损耗的量子密钥分发实验,全方位验证了卫星到地面的量子密钥分发的可行性。随后,该团队经过艰苦攻关,克服种种困难,最终成功研制了“墨子号”量子科学实验卫星。“墨子号”于2016年8月16日在酒泉卫星发射中心发射升空,经过四个月的在轨测试,2017年1月18日正式交付开展科学实验。



量子卫星与兴隆站建立链路。(中科院提供)

量子通信在国防、军事、金融等领域应用前景广阔。有专家预测,量子通信技术可能在20至30年后对人类社会发展产生难以估量的影响。量子通信因其传输高效和绝对安全等特点,被认为是下一代通信和计算机技术的支撑性研究,也已成为全球物理学研究的前沿与焦点领域。

p
pan2012pan
1 楼
1kB/s? 还前景广阔?现在的通信连100mb/s都嫌慢。您这个比鸡毛信还慢的通信,再保密,也没人会用这比正常通信慢10万倍的玩意儿。您这鸡毛信送到的时候,西方已经飞到火星了。
我不是愤青01
2 楼
pan2012pan 发表评论于 2017-08-09 23:19:41 1kB/s? 还前景广阔?现在的通信连100mb/s都嫌慢。您这个比鸡毛信还慢的通信,再保密,也没人会用这比正常通信慢10万倍的玩意儿。您这鸡毛信送到的时候,西方已经飞到火星了。 -------------------------- 不懂就不要装作很懂的样子出来丢人现眼了,你说这个建议好不好?那些科学家都比你笨一些吗!
中华之星1
3 楼
@pan2012pan 你TM有没有好好审题啊!!!平均成码率是1kb/s,不是带宽!!!你家网络加密每秒好几M的加密啊!!!不懂就别在这瞎比比好不好!!!怎么城里叫pan某某的都这么脑。残啊!
p
pan2012pan
4 楼
西方没人愿意搞不是西方人笨而是劳民伤财毫无实际意义。
d
da124
5 楼
恭喜!
中华之星1
6 楼
@pan2012pan 没意义个屁!!!现在不知多少西方国家都求着中国公开量子通信技术,美国还埋怨中国在这方面对美国技术封锁!!!自己搞不过就怪别人不公开,当年对中国技术封锁时怎么不说话呢?量子通信方面的基础知识你好好补补再来扯淡吧你!!!
b
blueflame
7 楼
太多科盲
T
TheHawk
8 楼
密匙变化不需太快。楼下把密匙与被传输数据搞混了。
p
pan2012pan
9 楼
这年头谁用卫星传密钥?劳民伤财没错吧?
中华之星1
10 楼
@pan2012pan 说你是脑。残你还真是不负众望。你家GPS不用加密的吗?卫星电视不用加密的吗?你用手机流量看毛片不用加密的吗?卫星怎么就不能传输密钥了?卫星不传密钥还传陨石啊!
我不是愤青01
11 楼
pan2012pan 发表评论于 2017-08-09 23:55:09 这年头谁用卫星传密钥?劳民伤财没错吧? ---------------------------------- 刚才我都教你了,叫你不要出来丢人现眼了,你还是出来了! 我家隔壁智障儿童关在房里还是偷偷跑出来了,丢人现眼了,没办法!
我不是愤青01
12 楼
我要是文学城的版主,我一定要把pan2012pan死死的关在笼子里,不要拉低华人的平均智商
b
blanchill
13 楼
这年头不用卫星还真派信使送鸡毛信吗?
h
hotplay
14 楼
我不是愤青01 发表评论于 2017-08-10 00:12:06 我要是文学城的版主,我一定要把pan2012pan死死的关在笼子里,不要拉低华人的平均智商 --------------------------------------------------- 文盲就不要骂他了,这人家里就三本书:苍老师自传,新华字典 以及如何查字典。
n
nihaowohao
15 楼
发密码?干吗呀。千万审查严格些,听说腾讯的聊天机器人骂党腐败,被下架了。机器也有叛党的时候,不能放松警惕。
v
vawong
16 楼
你这情绪化的发言还真和你的ID不符 pan2012pan 发表评论于 2017-08-09 23:55:09 这年头谁用卫星传密钥?劳民伤财没错吧? ---------------------------------- 刚才我都教你了,叫你不要出来丢人现眼了,你还是出来了! 我家隔壁智障儿童关在房里还是偷偷跑出来了,丢人现眼了,没办法!
v
vawong
17 楼
再发明什么也是用来独裁和控制中国人的
Z
ZHUOYAO
18 楼
有些扶不起的阿斗不愿意了
尊重你的意见
19 楼
@pan2012pan 您还是先学会查字典吧,然后补习一下 物理。 如果不屑于学中文,您就直接看英文刊物的相关报道吧,别再出来闲逛了。没知识不可怕,您得有常识吧,没常识也不可怕,可您不学习,就有点那个了
泰傻
20 楼
没文化真可怕。既不可破解发它何用。犹如你喜欢一个菇凉就,向她发出个无法理解的暗示。
尊重你的意见
21 楼
@vawong 嗯,您又开启文革模式了,手里拎桶黑漆,见什么抹什么,高,实在是高
尊重你的意见
22 楼
@泰傻 呵呵,人如其名。 您从 量子纠缠 开始扫盲吧
l
lilywanda
23 楼
看把 "pan2012pan" 骂到真爽!
说说也罢
24 楼
【因为一旦有人试图打开“信件”,量子密钥会让“信件”自毁,并让使用者知晓。】 不太明白这里的意思,如果说一旦有人试图破解量子密码通信内容就“自毁”了,破解方无法破解密码,接收方同时也无法收到希望传送的信息内容了,那这种通信还有什么实际意义呢?或者说量子加密只能传送别人不想破解的内容?
b
blanchill
25 楼
说说也罢 发表评论于 2017-08-10 03:22:46 【因为一旦有人试图打开“信件”,量子密钥会让“信件”自毁,并让使用者知晓。】 不太明白这里的意思,如果说一旦有人试图破解量子密码通信内容就“自毁”了,破解方无法破解密码,接收方同时也无法收到希望传送的信息内容了,那这种通信还有什么实际意义呢?或者说量子加密只能传送别人不想破解的内容? ========= 好像接收电视信号,你邻居接收器合法可以看电视,你盗版的看到的都是雪花。明白了?
走马读人
26 楼
我的"Secret of word卷2,3" 破解的文字密码意义可能更大. 有人说不懂,应该说舆论导向滞后,世人尚未进入接受状态。
s
smart321
27 楼
中国政府总做些劳民伤财的事情,有钱让中国实现高中免费教育比这强多了
I
Iamoverseachinese
28 楼
smart321 发表评论于 2017-08-10 04:54:38 中国政府总做些劳民伤财的事情,有钱让中国实现高中免费教育比这强多了 =============================================== 当然投资教育也很重要,我倒是很支持中国投资这些科技项目,这些年可以看到中国在科研进步和发展,在“科学”和“自然”上能发表文章一定是有实力的,而且在各个领域的专业杂志上中国发表的文章越来越多,这也是好现象。 中国最大的问题和弱点是如何尽快把科研成果转化成商业产品,慢慢的中国应该会改进这方面。
b
blanchill
29 楼
smart321 发表评论于 2017-08-10 04:54:38 中国政府总做些劳民伤财的事情,有钱让中国实现高中免费教育比这强多了 ========== 中国高中收学费吗?
安倍退四
30 楼
来来来,我告诉你一个不可告人的秘密
·
·八戒·
31 楼
既然量子偶是不通过任何媒介传输信息的,一直搞不懂为什么还要卫星?两点各有一个量子就是了,你看到B点量子态转变就知道A量子变态了啊,卫星干什么用?
A
Armweak
32 楼
这一篇和前一篇什么量子瞬间传输所讲的应该是出自同一个人吧。现在这些在中国呼风唤雨的人,都是在西方拿了学位以后,要么在西方留不住要么急着回去忽悠呼风唤雨光宗耀祖的主。他们在西方只学了个毛皮,根本就不理解该课题的真谛,难度和真正的意义。他们最大的特点是,浮躁,一知半解,但急于求成。西方人认为花太多太多的钱但没有多少前景和意义的课题,但他们凭着一知半解,在中国当前政府土豪式财大气粗的“不差钱”的环境下,有着土共的好大喜功的支持,仓促上马。花了国家那么多钱,总得搞一些噱头来招摇过市吧。俺个人的经验是,再过十到十五年,这些靠忽悠、抓人眼球的课题会一个个熄火、消失。
李鹏的卵蛋
33 楼
这量子通讯的照片好牛叉,感觉在看大片,估计美帝吓昏了。
z
zzbb-bzbz
34 楼
爱因斯坦时代该翻篇了,人类才找到了开启宇宙奥秘的钥匙
f
fonsony
35 楼
pan2012pan 发表评论于 2017-08-09 23:19:41 1kB/s? 还前景广阔?现在的通信连100mb/s都嫌慢。您这个比鸡毛信还慢的通信,再保密,也没人会用这比正常通信慢10万倍的玩意儿。您这鸡毛信送到的时候,西方已经飞到火星了。
f
fonsony
36 楼
阁下还是多想反华反共大业吧,高深的科技就不用象你我等头痛了
T
TheEarth
37 楼
评论: 中国成功从太空发送不可破解的密码(图) ====================================== 总觉得一个光子飞不出大气层。如果不是一个光子,那着结论就得研究研究。
T
TheEarth
38 楼
blanchill 发表评论于 2017-08-10 05:08:07 smart321 发表评论于 2017-08-10 04:54:38 中国政府总做些劳民伤财的事情,有钱让中国实现高中免费教育比这强多了 ========== 中国高中收学费吗? =================================== 中国啥时候实行12年义务教育了。
百姓甲
39 楼
现阶段只能实现QKD,不会改变数据传输方式。
c
caigufa
40 楼
城里的傻子纠缠打败了中国的量子纠缠!
c
caigufa
41 楼
这中文翻译也是,人家傻子咋能搞清此密钥与彼蜜月的区别!
量子纠结
42 楼
·八戒· 发表评论于 2017-08-10 06:28:45 既然量子偶是不通过任何媒介传输信息的,一直搞不懂为什么还要卫星?两点各有一个量子就是了,你看到B点量子态转变就知道A量子变态了啊,卫星干什么用? ------ 一对纠缠的光子必须是在一地产生,然后发送给两个接收者,在地面产生的光子,受地形的限制没法发送到遥远的接收方。
c
coyote2017
43 楼
很有趣的現象。城裡的幾個ID只要其中一個挑頭說一件事情不好,另外幾個就一窩蜂而上幫腔,不管對談論的主題是否了解。敢情美國也有中宣部統一指導?
E
Emma_mama
44 楼
从。。。截获;向。。。。发送。这是两个词语组合,从。。。发送是个什么鬼
兰陵小生
45 楼
自然也开始发垃圾文章了
A
Armweak
46 楼
coyote2017 发表评论于 2017-08-10 09:26:43 很有趣的現象。城裡的幾個ID只要其中一個挑頭說一件事情不好,另外幾個就一窩蜂而上幫腔,不管對談論的主題是否了解。敢情美國也有中宣部統一指導? ================================================ 除了事后证明是在“骗”、“假”、“偷”和“山寨”。。。。以外,请说说天朝“好的东西。:-)
K
KM2016
47 楼
发送不可破解的密码让谁读?
·
·八戒·
48 楼
量子纠结 发表评论于 2017-08-10 08:43:40 一对纠缠的光子必须是在一地产生,然后发送给两个接收者,在地面产生的光子,受地形的限制没法发送到遥远的接收方。 ======== 别逗了,一对纠缠的光子能分开分别送给千里以外的接收器?世界上有能接收一个光子的灵敏度的接收器吗?
f
fus
49 楼
KM2016,看你是不懂破解的意思,正常加密和正常解密是一对,破解是因为不知道解密用的key和算法,采取计算和一个一个试的方法,合法接收人有解密key就可以了。
w
woguoke
50 楼
中国真成功或假成功从太空发送不可破解的密码,谁知道,还不是听其自己吹。如何能证明它说的是真的,谁有证据证明是真成功?