新發明為終極安全量子通訊鋪路

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【大紀元2020年09月13日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)在網絡黑客非常猖獗的時代,英國布里斯托大學(University of Bristol)一項研究造出的量子計算機網絡原型,或將徹底改變人們網絡通信的方式。

9月2日發表在《科學進展》(Science Advances)期刊上的研究,為實現終極安全的互聯網方案鋪平了道路。這個量子網絡可以服務幾百萬個用戶互相之間安全通信,是同類中最大的一個。

目前的互聯網依靠複雜的密碼機制保護信息,但是黑客也在不斷變換手段發起攻擊。世界互聯網每年因隱私洩漏、詐騙等形式導致的經濟損失可達幾萬億英鎊。

近十年來,研究人員看好量子技術作為革命性的替代傳統方式的加密方法。目前為止,物理學家開發了一種名為量子密鑰分發的技術,利用量子力學特性實現安全通信。它使通信的雙方能夠產生並分享一個隨機的、安全的密鑰,來加密和解密消息。

但是在這份研究之前,這種技術只支持兩個用戶有效通信。

這份研究的主要作者之一喬希(Siddarth Joshi)說:「在此之前,擴展網絡需要建造大量的基礎設施,系統內每增加一個用戶都要創建新的發送器和接收器。用這種方式分享信息不盡人意,因為要用到大量的額外硬件,又導致新的信息洩漏風險。」

這個研究組引入了量子糾纏的概念,即相隔很遠的兩個粒子卻具有同步特性的現象。喬希說:「無需複製整個通信系統,這種新技術把單個系統發出的光子分割,它們能夠有效地被不同的用戶接收。」

研究人員建了一個有8個用戶的網絡,只用了8個接收盒。如果用現有的方法,需要56個。而且隨著用戶數量的增加,接收盒的數量大幅增加,例如100個用戶已經需要9900個接收盒。

為了驗證這個網絡的遠距離傳輸功能,研究人員將接收盒接入布里斯托大學內不同的地點,利用城市現有的光纖網絡測試使用量子通信傳輸信息的能力。

喬希說:「這項新技術不僅完全安全,而且很靈活,因為它可以和現有的技術集成,所以所需的硬件很少。」

此外,研究者稱這個系統還具有網絡交通管理的功能,比如,可以設置讓某些用戶的優先級高於其他用戶。

最後,這個系統的造價也比舊系統降低了很多。以前的量子系統需要花幾年時間建造,耗資幾百萬甚至數十億英鎊。這個新系統在幾個月內完成,耗資不到30萬英鎊。以前的系統服務100個用戶對於當地的開支可達50億英鎊,研究人員估計新系統只需約450萬英鎊,不到舊系統的1%。◇

責任編輯:朱涵儒

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