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研究报告:新型量子密钥分配系统或将提速 5 至 10 倍

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美国研究人员于当地时间 24 日在《科学进展》杂志线上版发表论文称,他们开发出的一种新型量子密钥分配(QKD)系统,能够以兆比特每秒的速率创建和分发加密码,比现有方法快 5 倍到 10 倍,即使同时运行多个系统,仍可与目前的互联网速度匹配。研究人员表示,新技术或使量子加密技术向大规模应用加速迈近。

密钥加密,需要收发数据的双方使用相同或对称的密钥对明文进行加密解密运算。随着计算能力的提升,目前广泛使用的 RSA 公钥密码算法会越来越容易被破解。而量子加密技术则被认为是未来保证网络通信安全的有力工具。量子加密技术利用了量子力学的基本原理——对量子态进行测量将会改变最初的量子态,来保证其安全性,窃密者的存在会导致误码出现,从而提醒收发双方存在安全漏洞。

目前量子加密技术尚处于发展初级阶段,密钥传输速率很低,只有几十到几百千比特每秒,极大地影响了其实际应用。此次,杜克大学、俄亥俄州立大学和橡树岭国家实验室研究人员开发的新型量子密钥分配技术,虽与多数量子密钥分配系统一样,使用弱激光来编码单个光子信息,但通过调整光子相位和释放光子的时间,能将更多的信息添加到单个光子上。结合专门开发的高速接收机,新系统传输密钥的速度比目前其他系统快了 5 倍到 10 倍。

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从理论上说,量子加密技术极其安全,任何侵入密钥交换的尝试都会很容易被接收方发现。但现实中,设备的局限性会导致漏洞存在,给黑客可乘之机。研究人员证明,即使用可能导致漏洞出现的缺陷设备,该技术也可避免常见的攻击。虽然新系统的发射机需要一些特殊部件,但所有组件目前都可以在市场上买到。用光子编码的密钥可以通过现有光纤传送,发射机和接收机很容易集成到现有的网络基础设施中,因此这一新技术极有潜力推动量子加密技术的大规模使用。

稿源:cnBeta、科技日报,封面源自网络;

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