洲际量子加密讯息传递和视频

360影视 2025-01-24 03:27 2

摘要:天空之眼。墨子號衛星在中國和奧地利之間中繼了量子安全訊號。這張縮時照片顯示,當衛星在天空中移動時,興隆天文台的紅色雷射追蹤衛星,發出綠色雷射光束,在任何瞬間都呈現為一個點。

2018 年 1 月 19 日• 物理11, 7

中國和奧地利使用衛星鏈路交換影像和視訊串流的量子加密數據,這是邁向安全「量子網路」的第一步。

天空之眼。墨子號衛星在中國和奧地利之間中繼了量子安全訊號。這張縮時照片顯示,當衛星在天空中移動時,興隆天文台的紅色雷射追蹤衛星,發出綠色雷射光束,在任何瞬間都呈現為一個點。

採用量子力學加密的數位訊號通訊比傳統訊號更安全,這促使人們預測全球資料保護將採用「量子網路」。由於研究人員在中國和奧地利的站之間共享圖像和視訊連接(透過衛星連接),在量子力學上是安全的,這樣的計畫現在看起來更可行。

與任何形式的數位加密一樣,量子密碼使用稱為密鑰的一串位元(1 和 0)來編碼和解碼訊息。但在量子版本中,這些位元被表示為量子態,例如光子的偏振態。密鑰中的量子位元對是量子糾纏的,這意味著該對的狀態是相互依賴的;發送方保留一個量子位元並將另一個發送給接收方。量子力學定律使得在發送者和接收者無法偵測到這種竊聽的情況下,傳輸的量子位元在物理上不可能被攔截和讀取。

量子金鑰分發 (QKD) 是以這種量子安全方式發送金鑰的過程,即使訊息在沒有量子協定的情況下發送,也能保證編碼訊息的安全。兩個遠端位置之間的 QKD 先前已被證明可用於沿光纖發送數千公尺的訊號 [ 1 , 2 ],但使用衛星中繼發送的光訊號在途中受到的衰減較小。最近,合肥中國科學技術大學 (USTC) 的潘建偉和他的同事報告了在中國興隆天文台和一顆名為墨子號的低軌道衛星之間使用雷射光束進行的 QKD [ 3 ]。這顆衛星是中國於2016 年發射的第一顆具有量子處理能力的衛星。實現QKD ,奧地利,經墨子號,距離7600公里。

墨子號可以創建量子金鑰,還可以廣播和測量量子加密訊號。當它經過每個位置時,它可以透過雷射脈衝向興隆站和格拉茨站發送單獨的、一次性的、隨機的量子密鑰。發送方(例如在格拉茨)使用Micius -Graz 金鑰對資料進行編碼,然後Micius可以將該金鑰包含在傳送給興隆的訊號中,並使用不同的Micius -Xinglong 金鑰進行加密。

為了展示加密鏈接,研究人員透過衛星在中國和奧地利之間發送了兩張圖像,並使用光纖網路將連接從格拉茨延伸到維也納,從興隆延伸到北京。他們將墨子(衛星以他的名字命名)的數位化圖像從北京發送到維也納,並將量子物理學家埃爾溫·薛定諤(曾在維也納工作)的照片從維也納送到北京。每個文件包含大約 5 KB 的資料。

為了進一步展示該連結的範圍,它被用於北京中國科學院和維也納奧地利科學院之間的安全視訊會議,這是一次 75 分鐘的討論,需要 2 GB 數據。潘說,這裡展示的功能“對於量子互聯網的早期階段來說已經足夠了,類似於 20 世紀 70 年代手機的狀態。”他預計該網路的第一個真正應用將包括加密語音通話、傳真和電子郵件,用於傳輸敏感的財務或外交訊息。

荷蘭代爾夫特理工大學從事長途量子電信研究的羅納德·漢森 (Ronald Hanson) 表示:“這是任何類型的洲際量子金鑰分發的首次演示,它將成為未來量子網路的里程碑。”用於量子網路。

墨子號是中國主導的一個名為「太空尺度量子實驗」的大型國際計畫的重要組成部分,該計畫包括發射更高軌道衛星並建造此類衛星星座的計畫。潘說,三顆低軌道衛星可以以每年數千兆位元的速度分發安全量子金鑰。中國科學技術大學合肥校區和上海校區的共同作者陸朝陽表示,使用最高的安全性,這麼多的量子金鑰數據可以保護安全訊息中的等量數據,但如果安全性稍低,數據量可能會大得多。

這項研究發表在《物理評論快報》

——菲利普‧鮑爾

菲利普·鮑爾是倫敦的自由科學作家。他的最新著作是 《生活如何運作》(Picador,2024 年)。

參考

来源:优雅潮人

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