英布里斯托城迎来“超安全量子网络”

英布里斯托城迎来“超安全量子网络”
众所周知,咱们现阶段运用的网络正成为黑客的“游乐场”,从不安全的通信线路到未遭到充沛监督的云端数据库,网络中的缝隙无处不在。 而物理学家正赶紧研讨的量子网络中,信息将在量子国际中被发明、存储和传输:传统信息经过值为0或1的二进制数字进行处理,相比之下,量子信息则运用了能够由0与1进行叠加的量子比特,因而能够在光子的偏振状况或电子与原子核的自旋状况下被编码,更杂乱的编码使得量子网络系统得以供给用户更高等级的私密性、安全性和核算才能。 近期,英国布里斯托大学的物理学家乔希及其团队成功在布里斯托城树立了城市规划的“超安全量子网络”,该网络能够衔接城市17公里规划内的超越八个用户,将经过促进完结多用户之间量子暗码的运用,保证量子互联网的安全。因而,这一试验被视为全量子互联网制作路上的又一里程碑。 曩昔:极杂乱的网络链路 “量子暗码术”包含重要的“量子密钥分配”(QKD)进程,即便用量子力学原理发明用于编码和解码的私家密钥。在以往的“量子密钥分配”协议中,通常是两个用户在信息的同享与交流中对两者间的一些丈量成果达到一起,要害之处在于这些成果是不揭露的,两个用户能够经过运用这些成果在共用链路中树立能够编码和解码信息的私家密钥。 但是,若想扩展规划,让其他用户参加网络,以往协议的办法就将面对很大困难。 其间一种思路是现有用户中的一者与新用户树立安全链路,另一者经由前者将信息传递给新用户来完结与新用户的联络,但是这个进程需树立在后者信赖前者的根底之上,如其间存在“不行信”的不安全节点,如此一来量子网络安全保密的优势也就不复存在了。 由此,为防止对现有用户的影响,只能经过增加用户节点,在新用户与两个现有用户树立链路。如此,依照排列组合成见,含有2个节点的网络放逐1条链路,含有3个节点的网络放逐3条链路,含有8个节点的网络就放逐28条链路……这将使参加新用户的本钱和杂乱程度大幅增加。 现在:超安全的量子密钥 在近来规划的“超安全量子网络”中,乔希及其团队运用了另一种QKD协议,经过在恣意两个节点之间同享羁绊粒子,制作了一种不同的网络,然后处理了这些问题。在该协议中,他们运用多对羁绊光子树立了一种私家密钥。两个用户中只需其间一对光子中的一个,便可别离经过个人的粒子随机履行一种特定的丈量,而因为光子羁绊的原因,两个用户只需进行相同的丈量便可得到一起的成果,然后在共用链路中同享他们成对粒子的丈量序列并挑选一起的成果,以构成一个不对其他用户揭露的私家密钥。 这样,研讨人员便不再放逐在八个节点之间别离树立物理联络的网络,而只需树立一个将羁绊光子传输给八个节点的中心源,每个节点只经过一根光导纤维与中心源相连,树立起八条链路,远优于传统QKD树立28条链路的思路。因而,即便每个节点之间没有物理联络,研讨人员规划的新QKD协议仍在每对节点之间树立起了依托量子羁绊构成私家密钥的虚拟链路,使其彼此连通。如此,两个节点便可在必定时刻阶段同享羁绊光子并构成强相关,然后构成两个用户之间的私家密钥。 未来:更大规划的网络掩盖 关于量子网络的研讨一向遭到物理学家的广泛注重。早在2019年年头,研讨人员已将运用钻石和水晶中的瑕疵协助光子完结变色、运用无人机充任网络节点等一系列奇特的资料和办法投入量子范畴研讨。许多研讨人员表明,量子网络开展的第一阶段将是经过运用规范光纤衔接50到100公里间的至少三个小型量子设备。而据欧洲量子互联网联盟一研讨人员猜测,这一网络的树立放逐5年时刻。关于这一方针的完结,近来“超安全量子网络”的树立无疑是重要而具有里程碑含义的。 这项研讨成果在量子网络的运用与开展范畴都有着深远影响:中心源的树立使得增加新的用户节点更为简洁,只需经过对中心源的“信道分流和多路复用”计划进行修正,并将新节点与之相连,就能在不影响其他节点的情况下完结;一起也无须忧虑“不行信”节点的存在,能够说真实完结了用户间量子暗码的不行破解与“超安全”性。 量子网络的未来运用值得等待,但是研讨人员还需进一步处理两项要害问题:其一,量子网络须与恣意很多用户互相联络;其二,该量子网络须能经过量子中继器增很多子状况的散布规划,或运用卫星发射量子比特或羁绊粒子到地上的节点,完结洲内、洲际的大规划掩盖。乔希供认其团队没有处理量子网络间隔问题,对此,他表明他们正尽力制作一个世界兼容的中心源。