什么是信息安全?什么是信息安全技术( 二 )


测量状态的改变能够在线反映信息被窃听 。但这一模式不能直接保密传输信息,因为发现窃听时,信息已经被窃取 。
而量子保密通信的另一种模式就是量子直接通信 。这种模式可以概括为说一半话,停下来看看有没有窃听,如果没有人偷听,再说后半句话 。
以量子纠缠态的量子直接通信为例,发送信息的人先把要说的话用一组纠缠态表示,把每个纠缠态中的一个粒子拿出来组成一组,发给接收人,然后抽样检测是否有窃听,因为“测量一个,塌缩关联” 。
在确认没有窃听后,再传送另一组粒子 。这样既能发现窃听行为,也不会丢失信息,因为如果需要知道纠缠的两个粒子的状态,必须把两个粒子放在一起同时测量,窃听者无法同时得到两个粒子,因此得不到信息,这是因为“要想知态,需要全在” 。
今年4月,龙桂鲁团队与清华大学电子工程系教授陆建华团队合作设计了一种相位量子态与时间戳量子态混合编码的量子直接通信新系统,成功实现100公里的量子直接通信 。这也是截至当时世界上最长的量子直接通信距离 。
“最强之矛”与“最强之盾”
因其超强的保密性能,量子通信也被称为“最强之盾”,那么理所当然地猜想是,量子是否也会催生“最强之矛”,而这个答案,藏在量子的并行之怪 。
龙桂鲁教授解释称,并行之怪体现在能够同时表示2的n次方个粒子状态以及对2的n次方个粒子状态的同时计算操作,这也是量子计算蕴含着强大算力的原因所在 。
数字时代,算力决定一切 。当全球数据以惊人的速度增长,当摩尔定律逐渐逼近失效的边缘,量子计算便以其能够指数倍增长的算力而显示出了无比的优越性 。
11月18日,中国科学院院士潘建伟潘建伟在一场演讲中提到,经过科学家40多年的努力,目前已达到量子计算的第一阶段 。他期望通过10-15年的努力,在顺利实现量子纠错的基础上,构建通用的量子计算机 。
值得一提的是,潘建伟院士也曾带领中国量子梦之队先后研发“墨子号”、“九章号”、“祖冲之号”量子计算机,使中国崛起成为了国际量子科研版图上的重要力量 。
量子计算的能力能够随着纠缠粒子的数目增加而指数增长,但这也可能延伸出某些安全方面的担忧,比如量子计算机有可能在几秒之内破解曾被认为是绝对安全的密码算法 。以至于有人担心,当量子计算技术走出实验室,是否会成为颠覆人类社会的“洪荒之力” 。
我们不能等到量子计算大规模落地之后才去构想密码技术的补救,“最强之矛”需要“最强之盾”与之对垒,量子信息技术里的两大应用开启了正面的“交锋” 。
在北京的中关村软件园内,成长着一家兼具量子通信及量子计算核心技术的高科技企业——启科量子 。在启科量子看来,在第二次“量子革命”的大背景下,量子信息技术颠覆性态势已现,其正变革计算、编码、信息处理和传输过程等,成为下一代信息技术的先导和基础 。
启科量子认为,计算能力是信息化发展的核心,而量子计算技术所带来的算力飞跃可对应用领域产生颠覆性影响,如量子模拟、量子人工智能、量子优化、信息安全等 。
第二次革命
百年来,量子理论的出现,引发了第一次量子革命,催生出以计算机、手机、互联网为代表的现代信息技术 。如今,以量子通信、量子计算和量子传感与测量为代表的量子信息技术则成了引领第二次量子革命的关键所在 。
对于两次量子革命的异同,中国科学院院士郭光灿曾评价,第一次量子革命,人们只问量子理论能让我们做什么,不去问为什么,是被动的观测与应用 。而第二次量子革命则是主动利用量子特性,开发量子通信、量子计算和量子精密测量等创新应用 。

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