量子密碼：信息有希望實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全

　　加密信息防止盜竊

　　目前的保密通信使用的是經(jīng)典密鑰，但它從本質(zhì)上講不安全。而量子加密基于量子力學(xué)線性疊加原理和不可克隆定理，可以保證不會(huì)失密。這種技術(shù)要求使用雙方通過(guò)光纖在異地產(chǎn)生密鑰，根據(jù)事先約定的協(xié)議建立起共享的密鑰，然后發(fā)送者應(yīng)用該密鑰對(duì)所要傳送的文本、圖像等信息施行加密變換，被加密的信息經(jīng)由光纖傳送給接收者，后者應(yīng)用手中的密鑰對(duì)密文施行解密，獲得傳送的信息。任何竊聽(tīng)量子加密信息的舉動(dòng)，都會(huì)改變信息的內(nèi)容，這就像警鈴一樣會(huì)顯示出入侵者的蹤跡。再高明的間諜對(duì)這種加密術(shù)也是一籌莫展。

　　哥倫比亞大學(xué)的學(xué)生斯蒂芬·魏斯納在1969年第一次提出量子密碼學(xué)的想法，但當(dāng)時(shí)沒(méi)有一家學(xué)術(shù)雜志愿意刊登。1999年，這種想法終于付諸產(chǎn)品。一群企業(yè)家不僅在紐約成立了MagiQ技術(shù)公司，而且開(kāi)始生產(chǎn)商用量子加密設(shè)備。據(jù)估計(jì)，這種設(shè)備不久上市時(shí)，一套的要價(jià)會(huì)達(dá)到5萬(wàn)美元。

　　實(shí)踐意義

　　實(shí)踐中，量子密碼術(shù)在IBM的實(shí)驗(yàn)室中得到了證明，但僅適合應(yīng)用于相對(duì)較短的距離。最近，在較長(zhǎng)的距離上，具有極純光特性的光纖電纜成功的傳輸光子距離達(dá)60公里。只是與Heisenberg不確定性原理和光纖中的微雜質(zhì)緊密相連的BERs(出錯(cuò)率)使系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作。雖然有研究已經(jīng)能成功地通過(guò)空氣進(jìn)行傳輸，但在理想的天氣條件下傳輸距離仍然很短。量子密碼術(shù)的應(yīng)用需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新技術(shù)來(lái)提高傳輸距離。

　　在美國(guó)，華盛頓的白宮和五角大樓之間有專用線路進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，同時(shí)還連接了附近主要的軍事地點(diǎn)、防御系統(tǒng)和研究實(shí)驗(yàn)室。從2003年開(kāi)始，位于日內(nèi)瓦的id Quantique公司和位于紐約的MagiQ技術(shù)公司，推出了傳送量子密鑰的距離超越了貝內(nèi)特實(shí)驗(yàn)中30厘米的商業(yè)產(chǎn)品。日本電氣公司在創(chuàng)紀(jì)錄的150公里傳送距離的演示后，最早將在明年向市場(chǎng)推出產(chǎn)品。IBM、富士通和東芝等企業(yè)也在積極進(jìn)行研發(fā)。目前，市面上的產(chǎn)品能夠?qū)⒚荑€通過(guò)光纖傳送幾十公里。

　　未來(lái)發(fā)展

　　除了最初利用光子的偏振特性進(jìn)行編碼外，現(xiàn)在還出現(xiàn)了一種新的編碼方法——利用光子的相位進(jìn)行編碼。于偏振編碼相比，相位編碼的好處是對(duì)偏振態(tài)要求不那么苛刻。

　　要使這項(xiàng)技術(shù)可以操作，大體上需要經(jīng)過(guò)這樣的程序：在地面發(fā)射量子信息——通過(guò)大氣層發(fā)送量子信號(hào)——衛(wèi)星接受信號(hào)并轉(zhuǎn)發(fā)到散步在世界各地的接受目標(biāo)。這項(xiàng)技術(shù)面對(duì)的挑戰(zhàn)之一，就是大氣層站的空氣分子會(huì)把量子一個(gè)個(gè)彈射到四面八方，很難讓它們被指定的衛(wèi)星吸收。

　　另外，這項(xiàng)技術(shù)還要面對(duì)“低溫狀態(tài)下加密且無(wú)法保證加密速度”的挑戰(zhàn)。保密與竊密就像矛與盾一樣相影相隨，它們之間的斗爭(zhēng)已經(jīng)持續(xù)了幾千年，量子密碼的出現(xiàn)，在理論上終結(jié)了這場(chǎng)爭(zhēng)斗，希望它是真正的終結(jié)者。