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环球博览|量子密码:让军事界的《窃听风云》成为历史
来源:扬子晚报 2019-07-05 11:00:46

  在热播电影《窃听风云》中,窃听者吴彦祖使用GSM阻截器,只输入目标的手机号码,就能轻松进行窃听。这让人们对通信安全和保密性产生了质疑,那么有没有一种通信保密手段,或者说是加密方式,可以保证通信绝对安全、万无一失?

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  答案是肯定的,这便是量子通信,其保证绝对安全性的核心在于量子密码。谈到密码,我们并不陌生,尤其在军事领域,因为密码,从诞生起就与军事战争密不可分。几千年来,密码在军事上的应用层出不穷、千变万化,从古希腊伯罗奔尼撒战争中雅典间谍的腰带情报密码,到第二次世界大战中英国情报部门破解纳粹特工隐藏在模特长裙里的摩斯密码。如今,伴随着科学的进步,尤其是计算机技术的迅速发展,在军事通信领域,传统的加密与破译之间的攻防战争犹如棋盘上的黑白子博弈,可谓“魔高一尺道高一丈”。可量子密码究竟有何“特殊之处”,能够摆脱密码总会被“破解”的宿命?

  量子密码,核心环节是“量子密钥分配”,简单讲,就是把光子形成的量子态作为信息载体,通过“量子通道”在特定的用户之间传送信息,而只有特定的用户才可使用量子密钥解密,解密之后才能阅读信息。这看起来与密钥加密技术差不多,都是进行了“数字签名”,破译起来虽然极其困难,但也绝非不可能。那么,这个过程真的“绝对安全”吗?

  答案是肯定的!与其他密码加密方法相比较,量子领域具备独有的两层“天然保护罩”守卫着传送信息和密钥的安全,这就是量子物理学中著名的“不可克隆定律”和“测不准原理”。

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  就像无数窃密影视作品中展现的那样,“窃密者”一般都是“悄悄”把机密文件拍照片复制一份,拿回去慢慢破译,实现了“窃取”目的又不被发现。量子态的粒子十分微小,找到并截取粒子肯定要比窃取机密文件难得多,难道这种“绝对的安全”仅仅是因为粒子是不可以被截取的吗?

  当然不是这样。首先,“窃密者”要遭到第一层 “天然保护罩”的“刁难”。不可克隆定律,指的是绝不可能精确地克隆任意量子态的粒子,这与生物领域的认知是非常不一样的,生物是可以被克隆的,但是任意一个量子态的粒子一旦被复制,原先的量子态一定被损坏。在现代的科技支持下,其他用户是可以通过高超的方法和特殊的手段拦截量子态的粒子的,但是,这种“窃听”行为就会触发“不可克隆定律”这层“天然保护罩”,使量子态的粒子发生改变,立刻就会被传递信息的两方特定用户发觉,特定的用户就会“停止发货”,密钥即时“不再启用”。

  作为“窃密者”和“破译者”,既然量子态的粒子不能被复制,那么,截取量子态的粒子后不进行复制,直接进行测量不就可以了吗?

  然而很遗憾,对“窃密者”来说,这是不可能的。因为如果这么做就会触发第二层“天然保护罩”——“测不准原理”。详细讲,就是不可能同时准确测量出微观世界粒子的某些成对的物理量,比如速度与位置、时间与能量,都是这些成对的物理量。换种说法,就像天平的两端,一高一低,其中一个量测量的越准确,另外一个量就一定测不准。窃密者掌握不了这些关键物理量,破解“量子密码”也就“无从下手”。

  这两层“天然保护罩”让量子通信成为“不可被窃听”、保密性最强的通信手段。对于对通信保密安全性要求极高的军事通信领域,传统的军事通信中依靠数学原理的传统加密方式在安全性方面受到了越来越多的挑战,相比之下,量子密码因其具有物理原理,对基于计算能力的破译方法具有天然的免疫。

  当前量子通信技术还处于试验阶段,不过已经取得了一些可喜的成就。据悉,“墨子号”量子科学实验卫星近期已实现星地之间每秒传送密钥40万个,比之前提高了40倍,未来还将再大幅提升,这也为其服务军事通信领域“打好前战”。相信在未来某天,量子密码技术终将登录军事通信战场,给军事通信安全带来质的飞跃,成长为军事通信战场上“万无一失”的安全守护者。

 作者:范毅 赵艳斌  特约主持: 孙小伟 来源:扬子晚报 编辑:华明玥

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