讓竊聽者無處藏身，國盾量子通信黑科技如何保護中國人？
古希臘時期,斯巴達人利用卷紙的滾筒,將看似無序的文字變成有序信息;世界大戰(zhàn)中,將士們使用密碼本,將密文翻譯成明文;當今,人們通過密鑰,加密和解密信息。人類使用密碼的歷史,幾乎和文字的歷史等長。
然而,歷史上所有的密碼系統(tǒng),都無法做到“不可破解”,直到量子通信技術的出現:在量子密鑰通信領域,“無條件”安全,這個看似不可能達到的目標,已經被實現并開啟應用。量子通信,正引發(fā)一場顛覆信息產業(yè)的革命。
國盾量子,是這場通信革命中絕對的“領頭羊”:中科大量子信息研究團隊加持,中國“量子之父”潘建偉持股,杭州G20峰會和“抗戰(zhàn)勝利七十周年閱兵”的量子安全保障單位……
那么,究竟什么是量子通信?作為量子通信第一股的國盾量子,發(fā)展前景究竟如何?
量子通信 絕對安全
當今社會應用最多的密碼系統(tǒng),是基于復雜算法的公鑰密碼體制。所謂“密鑰”,就是明文和密文之間轉換的“鑰匙”,由公鑰和私鑰兩把“鑰匙”構成。其中,公鑰是經過信息傳輸系統(tǒng)的、可被公開的“鑰匙”,能將明文轉成密文。私鑰是非公開的、最為關鍵的“鑰匙”,能夠把密文翻譯成明文。私鑰一旦泄露,就意味著信息泄露。
兩把“鑰匙”之間,通過復雜的算法聯結。也就是說,一旦有人獲取了公開的公鑰,倒推算法,理論上是能夠推導出私鑰的。但人們通過將公鑰數字放大,使計算機算力無法企及。當數字到達1MB量級的時候,以當前的普通計算機算力,幾十年也得不到解。
然而,量子計算的出現,將嚴重威脅傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)。2019年,谷歌宣布,其所研究的量子計算機僅需3分20秒,就可完成全球最快超級計算機“頂點”需一萬年才能完成的計算。這代表人類對計算機算力的巨大突破。盡管尚不能解決實際問題,但可以想象,在不久的將來,量子計算機將在分秒之內破解重要密碼,全線瓦解當前密碼系統(tǒng)。
與傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)不同,量子通信技術并不能被量子計算機威脅。毫不夸張地說,量子通信可以做到“絕對安全”。
量子密鑰通信的原理與傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)大同小異,不過密鑰不再是通過算法形成的特定參數,而是一串“量子比特”。量子比特類似于二維空間的單位向量,是衡量單個光子偏振方向的指標,由簡單的1和0構成。構成光最小單位的“光子”,本質是電磁波,在平面上會出現90°、0°等偏振方向。
(圖片來源:墨子沙龍Sheldon漫畫工作室)
接收者通過測試發(fā)送者傳來的一系列光子偏振方向,將光子狀態(tài)翻譯成由1和0構成的量子比特數列,從而得到原始密鑰。接著,接收者和發(fā)送者只要核對原始密鑰信息,便能得知有無第三者竊聽。核對一致,說明信息傳輸絕對安全,便可放心地使用密鑰加密和解密信息。
為何密鑰核對一致就能證明無人竊聽呢?這是由量子的兩個著名原理決定:“海森堡測不準原理”和“量子態(tài)不可克隆原理”。
測不準原理,意味著接收器對光子偏振方向的測量,會反過來改變光子的偏振方向。也就是說,任何竊聽者只要嘗試對攔截的密鑰信息進行破譯,都會導致信息本身被破壞,使最終的接收方和發(fā)出方核對的信息不一致。那么,竊聽者可否在破譯密鑰信息之前,復制完全一樣的密鑰傳送給接收方呢?答案也是不能。
量子態(tài)不可克隆原理是說,量子特殊的“疊加狀態(tài)”,使其不可復制。簡單來說,如果你創(chuàng)造了一個量子態(tài),外界是不可能通過簡單的復制粘貼,克隆出完全相同的量子態(tài)來。
兩大原理,讓竊聽者無處遁形,使量子通信做到了“無條件”安全。因為此特性,量子通信被各國上升到國家戰(zhàn)略高度。美、日、韓等國不惜巨額投入,希望在這場量子爭霸賽中奪取更多話語權。
2018年,特朗普簽署了《國家量子計劃法案》,擬在5年內,投資12．75億美元用于量子技術研究;歐盟頒布了量子技術旗艦計劃,投資10億歐元構建歐洲量子安全網絡;德國政府簽署《量子技術:從基礎到市場》,擬投入6．5億歐元研究量子通信、計算等領域;日、韓、俄羅斯等國也紛紛出臺了各自的量子通信規(guī)劃。
中國對量子通信技術的重視不言而喻。2015年,量子通信被納入“十三五”規(guī)劃中體現國家戰(zhàn)略意圖的重大科技項目;2016年,國務院特別強調將量子通信列入“面向2030年國家科技創(chuàng)新專項”;近兩年,發(fā)改委、工信部等部門,頻頻出臺政策,支持量子通信技術發(fā)展。
國家的大力支持,使我國量子通信技術全球領先。目前,中國是唯一能實現量子通信大規(guī)模應用落地的國家。“京滬干線”、“武合干線”等量子保密通信網絡的建成,意味著我國已率先進入廣域網階段。政務、金融等國計民生行業(yè),已將系統(tǒng)接入量子通信網。相比之下,他國通信產品尚在示范性應用階段,遠距離量子通信網尚未建成。
2016年,中國發(fā)射世界首顆量子通信衛(wèi)星“墨子”,成功實現星-地量子通信,引起全球轟動。該項技術的突破不僅讓我國量子通信網絡覆蓋到了光纖無法覆蓋的地區(qū),如南海諸島、駐外使領館、遠洋艦艇等,更將助力我國構建覆蓋整個地球的天地一體化量子通信網絡。
“國之重器” 前景廣闊
中國在量子通信領域取得領先優(yōu)勢,國盾量子功不可沒。
在“京滬干線”、“武漢干線”等骨干網和北京、上海等多個城域網中,國盾量子的產品,被廣泛用于網絡的量子密鑰分發(fā)。截至2018年末,我國已建成的量子保密通信網絡光纜總長已達7000余公里,其中超過6000公里使用了國盾量子提供的產品,且已經在線運行。
在設備工作距離和組網能力等核心指標上,國盾量子的密鑰分發(fā)設備,已經代表了世界最領先水平�！熬删�”中,國盾量子的設備最遠部署距離已超過89KM,全球尚未有企業(yè)能夠突破。在“墨子號”衛(wèi)星實現的星-地連接中,公司產品舉足輕重,在網絡中運行數量達400臺之多。而歐洲、東京等地,骨干網的量子設備尚只有十余臺。
卓越的技術,讓國盾量子在多項行業(yè)標準制定中,起到了牽頭作用。在量子網絡建設等領域,國盾量子牽頭或參與了4項國際標準制定,有效助力中國在量子通信領域話語權的提升。“國之重器”,彰顯了中國力量。
在政務、金融等安全性要求較高的行業(yè),國盾量子產品已初步實現規(guī)模化應用。
政務領域,十九大、G20峰會、抗戰(zhàn)70周年閱兵式等國家重大活動中,量子保密通信技術發(fā)揮了重要作用;金融領域,央行人民幣跨境支付管理系統(tǒng)、企業(yè)網銀等均使用了量子加密技術;電力領域,國家電網江蘇、浙江等多省市電力系統(tǒng)已接入量子通信網絡。
盡管已有成功應用案例,但受限于高成本、缺乏技術標準等因素,量子通信還不具備普惠大眾的基礎。一方面,量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)在光纖網的單跨段傳輸距離在百公里以內,長距離運輸將增加設備部署成本,使技術難以普及到價格敏感的民用領域;另一方面,量子通信技術標準體系仍在建設當中,行業(yè)亟需出臺規(guī)范,為商用提供制度保障。
國盾量子近些年來,一直不遺余力往這些方向努力。三年內,國盾量子密鑰分發(fā)產品不僅價格下降近50%,并且在工作距離、傳輸速度等性能指標上,有顯著提升。目前,公司產品在原則上已能適應大多數網絡環(huán)境,處在大規(guī)模商業(yè)化應用的推廣階段。2016至2018年,公司營業(yè)收入和利潤隨著產品的持續(xù)推進保持相對穩(wěn)定。
量子通信技術一旦突破成本等因素限制,進入大規(guī)模商用階段,前景將廣闊無比。根據英國政府發(fā)布的報告,量子保密通信短期內會在政府、國防等重要民生領域應用,而后擴展至各類企業(yè),在云和大數據領域的信息傳輸中發(fā)揮至關重要的作用。長期隨著規(guī)模的持續(xù)擴大,個人網絡接入成本降低,量子通信技術將在海量終端設備中爆發(fā)。
量子通信技術革命的槍聲已經響起,國盾量子作為領頭羊,潛力巨大。
新科技出現之處,總伴隨著此起彼伏的質疑聲,唯有堅信者不懈鉆研,直至改變世界。作為這場量子通信技術革命中最堅定的踐行者,國盾量子日復一日的默默耕耘已經取得全球性的技術突破。我們期待國盾量子通信技術進一步突破,直至改變整個世界信息傳輸方式的那一天。
分享
請輸入評論內容...
請輸入評論/評論長度6~500個字
圖片新聞
