量子衛星是邁向無法入侵網際網路的一大步

基於太空的量子密碼金鑰傳輸可能使“無法入侵”的網際網路成為現實

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完全安全的密碼學不需要比鉛筆和紙更奇特的技術:選擇一串隨機的字母和數字作為加密訊息的金鑰。將金鑰寫在紙上,使用一次然後燒掉。訣竅是確保沒有人攔截或篡改金鑰——而在網際網路上,金鑰一直被盜或被篡改。

量子金鑰分發(QKD)透過使用糾纏光子(量子態相互關聯的光粒子)建立一次性金鑰來解決這個問題。對一個粒子的任何擾動都會立即在另一個粒子中反映出來,無論它們相距多遠。QKD的問題在於,沒有人弄清楚如何遠距離傳輸糾纏光子。然而,今年8月,中國科學院在解決這個問題上邁出了重要一步,將世界上第一顆量子衛星送入軌道。

該專案名為“空間尺度量子實驗”(QUESS),是與奧地利科學院的合作專案。其想法是利用衛星將量子金鑰傳輸到中國境內相距約1200公里的兩個天文臺——比目前的最遠距離記錄遠八倍以上。據大眾科學編委會顧問、物理學家安東·塞林格(Anton Zeilinger)稱,他的團隊在2012年創造了該記錄(他目前正與他的前學生潘建偉合作,潘建偉現在是QUESS的首席科學家),基於太空的平臺是唯一的選擇。“告訴我地球上任何你可以看到1000公里的位置,”他說。


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如果中國研究人員創造新的距離記錄,未來的衛星可以為無法入侵的“量子網際網路”提供軌道平臺,其中加密資料包的安全性由物理定律保障。“我們希望建立洲際量子通訊,”塞林格解釋說。“這不僅僅是一個科幻的想法——而是未來計算機相互對話的方式。”

約翰·帕夫盧斯是一位專注於科學、技術和設計的作家和電影製作人。他的作品曾發表在彭博商業週刊麻省理工科技評論美國最佳科學與自然寫作系列中。他住在俄勒岡州波特蘭。

更多作者:約翰·帕夫盧斯
大眾科學雜誌 第315卷 第6期本文最初以“3. 量子衛星”為標題發表於大眾科學雜誌 第315卷 第6期 (), p. 35
doi:10.1038/scientificamerican1216-35b
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