近日,由我國自主研發的首顆量子科學實驗衛星「墨子號」成功發射公升空,在量子通訊領域取得重要進展。量子通訊,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。
保密通訊的「明日之星」
千百年來,進行安全資訊傳遞一直是人類難以完成的夢想,不得不採取多種方法為資訊傳遞保駕護航。
事實上,無論多麼高階別的密碼系統,都不可避免地遭受著被破譯的風險。為有效保護通訊內容不被竊取,目前採取的主要方法就是加密通訊。但現有的資料加密演算法,並不能提供絕對安全的「防火牆」。一方面,現有加密解密演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演算法進行破解已毫無技術障礙。傳統加密演算法已成為高懸在保密通訊上方的「達摩克利斯之劍」,時刻威脅著國防、金融等領域保密通訊系統的安全。
作為軍事保密通訊領域的「明日之星」,量子計算和量子金鑰技術在最近幾十年得到長足發展,量子金鑰可以構建複雜的密碼系統。由於對量子態進行測量將會改變最初的量子態,通過量子金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擷取重發攻擊,具有高度的密碼安全性。
白宮和五角大樓率先安裝
理論上,使用量子金鑰加密的通訊系統不可能出現盜聽現象,「守口如瓶」的量子金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。2023年,英國國防部首次在光纖中實現了相位編碼量子金鑰分發實驗。2023年,世界上首個量子金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訊技術的研究工作,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演算法。丹麥科學家利用整合光學方法開展的量子密碼晶元研究,目前已經取得初步成果。
在軍事應用領域,各**隊圍繞密碼破譯與反破譯的鬥爭早已進入「白熱化」階段,量子金鑰更成為引領未來軍事革命的顛覆性、戰略性技術。美國國防部高階研究計畫局專門制定「量子資訊科學和技術發展規劃」、研發量子晶元的「微型曼哈頓」計畫,加速推進量子資訊科技的實際應用。目前,白宮和五角大樓已安裝量子通訊系統並投入使用。
日本研究人員用量子金鑰技術實現87公里的資訊保安傳輸,德國慕尼黑大學和英**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雷射傳輸量子金鑰。此外,英、法、德、日、瑞典等**隊也相繼制定並實施一系列發展量子資訊科技的計畫。
直接癱瘓和控制敵方通訊
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。由於量子的特殊性質,實際測量時可發現量子也有多個分身。量子保密通訊就是利用量子疊加原理,將量子的多個分身作為安全通訊的金鑰,一旦該金鑰被竊聽或測量,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,資訊傳送方和接收方都可以迅速測量到這一變化,從而中斷該次金鑰傳輸,重新設定量子金鑰,直至量子金鑰安全傳輸到資訊接收方。
量子資訊還具有資訊儲存容量大等突出特點,同時使用量子金鑰技術為通訊提供獨特安全保障,將充分滿足傳遞資訊的安全性、準確性、高效性、大容納量等需求,勢必引領保密通訊領域的時代潮流。
隨著世界新軍事革命的蓬勃發展,軍事物聯網和各類資訊終端將成為資訊化軍隊作戰和指揮神經中樞。依託量子金鑰開展戰場保密通訊,將佔據戰場絕對資訊優勢,甚至可以直接癱瘓和控制對方通訊和指揮網路,達到出奇制勝的戰略目的。
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「量子金鑰」 網際網路資訊保安「黑科技」
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