Machen Sie sich nach der erfolgreichen Verteilung von Quantenschlüsseln über 4600 Kilometer keine Sorgen über die wirklich vorhandenen geknackten Verschlüsselungsmethoden?

Wenn wir vor 1000 Jahren in Guangdong wären und einen Brief an unsere Familie in Peking senden wollten, würde eine Hin- und Rückfahrt anderthalb Jahre dauern.

Vor 100 Jahren konnten wir ein Telegramm senden. Die Verwendung kann einige Tage dauern, und wir berechnen nach Charakter.

Vor zehn Jahren konnten wir einen Anruf tätigen und die Verbindung dauerte nur wenige Sekunden.

Jetzt können wir direkt Videoanrufe tätigen, die Verzögerung kann auf Millisekundenebene gesteuert werden.

Der Träger der Informationsübertragung hat sich allmählich von Arbeitskräften zu Funkwellen, Telefonleitungen und Lichtwellenleitern entwickelt. Die Informationsverzögerung wird immer kleiner, aber die maximale Lichtgeschwindigkeit beträgt 299792458 m / s. Wenn die Entfernung weit genug ist, wird dies der Fall sein immer noch eine spürbare Verzögerung sein.

Gibt es eine schnellere Möglichkeit, Informationen zu verbreiten?

Theoretisch ist es Quantenkommunikation. Die derzeitige Technologie zeigt jedoch, dass dies schwierig zu erreichen ist. Daher haben Wissenschaftler die "Quantenverschlüsselung" im Visier.

Die chinesische Universität für Wissenschaft und Technologie gab am 7. Januar bekannt, dass das chinesische wissenschaftliche Forschungsteam die Verteilung der Quantenschlüssel von Satellit zu Erde über 4.600 Kilometer erfolgreich realisiert hat. Damit hat China den Prototyp des "Weltraum-Erde-integrierten Breit-" gebaut. Area Quantum Communication Network " , das in Großbritannien veröffentlicht wurde. Veröffentlicht in der Zeitschrift" Nature ".

Was ist Quanten?

Die theoretische Quantenkommunikation wird unter Verwendung mehrerer mysteriöser Eigenschaften von Quanten realisiert:

1. Quantenverschränkung
2. Unteilbar
3. Nicht geklont

Die Theorie beweist, dass sich selbst wenn zwei verschränkte Quanten durch eine kosmische Distanz voneinander getrennt sind, eines von ihnen und das andere gleichzeitig ändern wird, wodurch die "Geschwindigkeit des Lichtkäfigs" gebrochen und Echtzeitkommunikation realisiert wird.

Bitte beachten Sie, dass wir vor der Quantenkommunikation ein Attribut hinzugefügt haben, das "theoretisch" genannt wird. Dies liegt daran, dass die Quantenkommunikation immer noch schwer zu überwinden ist. Viele Leute denken, dass eine Quantenkommunikation unmöglich zu erreichen ist. "Domain Quantum Communication Network" verwendet tatsächlich das Unteilbare und nichtklonale Natur von Quanten, um die Vertraulichkeit der Kommunikation zu verbessern . Es ist keine perfekte Quantenkommunikation im wahrsten Sinne des Wortes .

Wie realisiere ich die Übertragungsentfernung von 4600 km?

Das Papier zeigt, dass das "Weltraum-Erde-integrierte großflächige Quantenkommunikationsnetz" hauptsächlich aus drei Teilen besteht.

1. Ein Quantensatellit "Mozi"
2. Mehr als 700 Quantenschlüsselverteilungsverbindungen für optische Fasern
3. Zwei Bodenteststationen

Das Kommunikationsnetz hat insgesamt 4 wichtige Warteschlangenmanager in Peking, Jinan, Hefei und Shanghai eingesetzt, gefolgt von einer Backbone-Glasfaserverbindung über 2.000 Kilometer und zwei Boden-Satelliten-Verbindungen zwischen Xinglong und Nanshan (2600 Kilometer) .

Bei der Arbeit umkreist der Satellit "Mozi" eine sonnensynchrone Umlaufbahn in einer Höhe von etwa 500 Kilometern. Er ist zur Verteilung der Quantenschlüssel mit Bodenstationen in Xinglong und Nanshan verbunden. Schließlich wird nach einem effizienten Nachbearbeitungsprogramm für das BB84-Protokoll der endgültige Sicherheitsschlüssel extrahiert. (Das BB84-Protokoll ist das weltweit erste quantenkryptografische Protokoll, ein Quantenschlüsselverteilungsschema, das 1984 von den Quantenphysikern Charles Bennett und Gil Brasard gemeinsam entwickelt wurde.)

Derzeit können Forscher eine Gesamtschlüsselgröße von ungefähr 36 Mbit pro Woche erhalten, und der von "Mozi Number" generierte Schlüssel kann ungefähr 6000 Benutzer unterstützen.

Was sind die Schwierigkeiten bei diesem Versuch?

Das Quantum ist wirklich zu klein. Ein Atemzug, das Licht einer Glühbirne und eine einfache Aktion können Hunderte Millionen Quanten antreiben, und es gibt Unsicherheit in einem einzelnen Quant. Es ist nicht so einfach, das Quantum vollständig zu "steuern". Daher gibt es viele technische Schwierigkeiten bei der Verteilung von Satelliten-Erde-Quantenschlüsseln, die sich über 4.600 Kilometer erstrecken.

1. Einzelphotonenpräparation

Pan Jianwei, Akademiker Pan Jianwei, der einen Artikel über "The World-Earth Integration Wide Area Quantum Communication Network" veröffentlichte, sagte, dass eine Glühbirne mit etwa 15 Watt zehn Billionen Lichtquanten pro Sekunde emittieren kann und ein einziges Licht vorbereitet Quantum ist wie Eines von ihnen wurde zu dem Zeitpunkt eingefangen, als diese zehn Billionen Lichtquanten emittiert wurden.

2. Einzelphotonendetektion

Ein einzelnes Photon ist bereits die kleinste Einheit der Lichtenergie, und die Energie ist sehr schwach. Es ist notwendig, eine sehr präzise und effiziente Einzelphotonendetektionstechnologie zu entwickeln. Nur mit der Fähigkeit, ein einzelnes Lichtquant vorzubereiten und zu detektieren, kann eine sichere Quantenkommunikation realisiert werden.

3. Die Kommunikation zwischen Satellit und Erde ist wie das Abwerfen von Münzen in einer Höhe von 10.000 Metern

Zum Beispiel sagte Wang Jianyu, der stellvertretende Chefdesigner des Satelliten "Mozi": "Um ein Photon aus einer Höhe von 1.000 Kilometern zur Bodenstation zu bringen, ist es wie ein Flugzeug, das mit einer hohen Geschwindigkeit in einer Höhe von 1000 Kilometern fliegt 10.000 Meter und zwei Umdrehungen gleichzeitig zum Boden. Werfen Sie Münzen in den schlanken Geldschlitz der Sparbüchse. Der Geldschlitz der Sparbüchse ist schlank, was der Polarisation des Lichts entspricht. Er hat eine Richtung. Münzen muss richtig ausgerichtet sein, um hineingeworfen zu werden, und es ist nicht Werfen, man muss beide Seiten genau werfen. "

4. Die Bodenerkennung ist weitaus schwieriger als Hellsehen

Berechnungen zufolge gibt es ungefähr 1017 Photonen, wenn ein Streichholz geschlagen wird, und die Erkennungsfähigkeit der Satelliten-Bodenstation entspricht der einer Person auf der Erde, die feststellt, dass jemand ein Streichholz auf dem Mond geschlagen hat. Darüber hinaus ist es innerhalb von 100 Millionen Photonen pro Sekunde erforderlich zu verstehen, welches Photon am Boden detektiert wird. Diese Photonen sind alle aneinandergereiht. Um eines zu detektieren, müssen Sie wissen, welches das erste ist, damit es verwendet werden kann Schlüssel.

Hinweis: Die Ursache für die oben genannten technischen Schwierigkeiten sind CCTV-Nachrichten.

In Bezug auf die Vertraulichkeit ist die Quantenverschlüsselung am zuverlässigsten

Jemand kann nach dem Lesen Fragen haben. Die Informationen hängen immer noch von der Satelliten- und Glasfaserübertragung ab. Was hat dies mit der Quantenkommunikation zu tun?

Lassen Sie mich zuerst über das Senden von WeChat sprechen. Wenn wir zum Senden von WeChat Mobiltelefone verwenden, müssen alle Informationen vor der Übertragung mit Algorithmen verschlüsselt werden, da sie sonst leicht abgefangen und angezeigt werden können.

Alle Verschlüsselungsalgorithmen können jedoch theoretisch geknackt werden, und es besteht immer noch das Risiko eines Informationsverlusts. Beispielsweise sind Geschäftsgeheimnisse, militärische Informationen usw., um eine höhere Sicherheit zu gewährleisten, Verschlüsselungsalgorithmen komplexer als die allgemeine Informationsübertragung.

Gibt es eine narrensichere Verschlüsselungsmethode? Wissenschaftler dachten, dass Quantenschlüssel verwendet werden könnten, um Informationen zu verschlüsseln.

Die Quantenschlüsselverteilung verwendet den "Satz von nicht klonbaren Einzelquanten", um die absolute Sicherheit der Schlüsselverteilung zu erreichen. Der "Unklonierungssatz" bezieht sich auf die Tatsache, dass der Vorgang des Kopierens eines unbekannten Quantenzustands genau gleich unmöglich ist, da die Prämisse des Kopierens die Messung ist und die Messung im Allgemeinen den Zustand des Quanten ändert.

Nach Angaben der Universität für Wissenschaft und Technologie in China ist der Quantenschlüssel als Informationsträger untrennbar mit einem einzelnen Photon verbunden, und sein Quantenzustand kann nicht geklont werden, wodurch sichergestellt wird, dass der verschlüsselte Inhalt nicht entschlüsselt werden kann. Die Quantenschlüsselverteilung ist die einzige Kommunikationsmethode, die sich grundsätzlich als unbedingt sicher erwiesen hat.

Um eine ungenaue Analogie zu erstellen, sind die mit dem Quantenschlüssel verschlüsselten Informationen wie ein spezieller Umschlag. Solange die Person, die den Umschlag abfängt, ihn öffnen möchte, verschwindet der darin enthaltene Buchstabe automatisch und das Abfangen wird bedeutungslos.

Dieses Mal wurde in Nature das "Erreichen eines großflächigen Quantenkommunikationsnetzwerks, das sich über 4.600 Kilometer Weltraum und Erde erstreckt" veröffentlicht. Es wird allgemein verstanden, Quantenschlüssel zu traditionellen Kommunikationsmethoden hinzuzufügen.

Es wird berichtet, dass die quantensichere Kommunikationstechnologie wichtige nationale Konferenzen und Veranstaltungen wie die Militärparade zum 70. Jahrestag des Sieges des Widerstandskrieges gegen Japan und des 19. Nationalkongresses der Kommunistischen Partei Chinas mit Informationssicherheit versehen hat . Darüber hinaus haben die Berichterstattung über bankaufsichtsrechtliche Informationen, das grenzüberschreitende RMB-System zur Verwaltung von Empfangs- und Zahlungsinformationen sowie das Remote-Disaster-Recovery-System für Online-Banking-Daten die quantensichere Kommunikationstechnologie angewendet.

Die Zukunft der Quantenkommunikation

Im Jahr 2016 gab der US-amerikanische Cyber-Sicherheitstechnologieanbieter Symantec bekannt, dass eine Hacker-Gruppe namens "Strider" in den letzten fünf Jahren Cyber-Angriffe auf China, Russland und andere Länder durchgeführt hat. Die Hacker-Gruppe verfügt über fortschrittliche technische Methoden. Symantec vermutet, dass das Team dies getan hat die Unterstützung einer Nationalmannschaft.

Tatsächlich ist dies nur die Spitze des Eisbergs der Hackerangriffe. Angriffe finden ständig statt und können nicht verhindert werden. Das "Himmel-Erde-integrierte Quantenkommunikationsnetzwerk" und der 2000 Kilometer lange Quantum Secure Communication Trunk wurden geboren vor diesem Hintergrund. Die "Große Mauer" der Informationssicherheit.

Viele Menschen haben die enorme Rolle des Quantenkommunikationsnetzwerks gesehen und sollten sich fragen: Wird das derzeitige Kommunikationsnetzwerk auf der Basis von Glasfasern bald ersetzt?

Der Akademiker Pan Jianwei sagte in einem Interview mit Science and Technology Daily, dass quantenverschlüsselte Kommunikation nicht dazu gedacht ist, bestehende Kommunikationsmethoden zu untergraben oder zu ersetzen, sondern die Sicherheit bestehender Systeme erheblich verbessern kann .

Es scheint, dass echte Quantenkommunikation noch einen langen Weg vor sich hat.

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