革命量子加密突破铺平了更安全的在线通信的方式

量子加密实验

量子物理实验已经展示了许多用户之间朝向量子密码的重要步骤,这是安全量子互联网的基本要求。信用:版权所有ÖAW/克劳斯·佩勒

世界上越来越越一步,越来越靠近一个完全安全的互联网和对越来越多的网络攻击威胁的答案,这归功于创造了一个可以改变我们在线沟通的独特原型的国际科学家团队。

由此引导的发明布里斯托尔大学,今天在期刊上透露科学推进,有潜力为数百万用户提供服务,被理解为它的最大量子网络,可用于确保人们的在线通信,特别是在这些互联网的时期加速了新冠肺炎大流行病。

量子网络概念

艺术家对量子网络的印象,信息从中心集线器流到背景中的用户,而所有用户在前台互相通信。信用:Anta Bucevic,Visual Designer

通过部署新技术,利用简单的物理定律,它可以使信息完全安全地免受拦截,同时还克服了此前有限的频繁的主要挑战,这些挑战在这种少量使用但多次高估的技术中。

领导作者Siddarth Joshi博士,在大学的Quantum Engineering技术(QT)实验室领导了该项目,说:“这代表了大规模的突破,使量子互联网成为更加现实的主张。到目前为止,建立量子网络已经提高了巨额成本,时间和资源,以及往往会损害其全部目的的安全性。“

“我们的解决方案是可扩展的,相对便宜,最重要的,绝不可不当。这意味着它是一个令人兴奋的游戏更换器,并为这项技术的更快开发和广泛的推出铺平了道路。“

目前的互联网依赖于复杂的代码来保护信息,但黑客越来越擅长推出世界各地的网络攻击的系统,这导致每年陷入万亿磅的主要隐私违规和欺诈。由于这些成本预计急剧上升,寻找替代方案的案例甚至更加引人注目,量子已经被称为对标准加密技术的革命性的替代品。

到目前为止,物理学家已经开发了一种形式的安全加密,称为量子密钥分布,其中传输了称为光子的光粒子。该过程允许两方分享,没有拦截风险,用于加密和解密信息的秘密密钥。但到目前为止,这项技术只在两个用户之间有效。

“直到现在努力扩展网络涉及广泛的基础设施和一个需要为每个附加用户创建另一发射机和接收器的系统。以这种方式共享消息,称为可信节点,这不够好,因为它使用这么多的额外硬件可能会泄漏,并且不再完全安全,“Joshi博士说。

量子网络艺术家印象

艺术家对量子网络的印象,它为每个用户提供了数学上完美的安全加密密钥。信誉:霍莉赌场

The team’s quantum technique applies a seemingly magical principle, called entanglement, which Albert Einstein described as ‘spooky action at a distance.’ It exploits the power of two different particles placed in separate locations, potentially thousands of miles apart, to simultaneously mimic each other. This process presents far greater opportunities for quantum computers, sensors, and information processing.

“而不是必须复制整个通信系统,这种最新方法称为多路复用,拆分由单个系统发出的光粒子,因此可以有效地由多个用户接收,”Joshi博士说。

该团队为八个用户创建了一个网络,只使用了八个接收器盒,而前者方法需要用户数量乘以多次 - 在这种情况下,相当于56个框。随着用户号码的增长,物流越来越不可行 - 例如100用户将采用9,900个接收器盒。

纠缠光量子网络

艺术家对量子网络的印象,纠缠光在后台中形成量子网络集线器,以允许前台的完整网络。信用:Anta Bucevic,Visual Designer

为了横跨距离展示其功能,接收器盒通过布里斯托尔的不同位置连接到光纤,并且使用该城市的现有光纤网络测试通过量子通信传输消息的能力。

“除了完全安全的情况下,这种新技术的美是其精简敏捷性,这需要最小的硬件,因为它与现有技术集成,”Joshi博士说。

该团队的独特系统还具有流量管理,提供更好的网络控制,允许某些用户以更快的连接优先考虑。

虽然以前的量子系统已经花费了数百万甚至数十亿英镑的成本,但这个网络是在几个月内创造的,以便不到300,000英镑。由于网络扩展,金融优势增长,而在以前的100名用户在以前的100位用户可能在50亿英镑的价格上涨,Joshi博士认为复用技术可能会削减到450万英镑,不到1%。

近年来,量子密码成功用于保护中国银行中心之间的交易,并在瑞士选举中获得投票。然而,其更广泛的应用被纯粹的资源规模和所涉及的成本所载。

“随着这些规模经济,普通使用量的普通用途的前景远非较远。我们已经证明了这一概念,通过进一步炼制我们的多路复用方法来优化和股票网络中的资源,我们可以看出不仅仅是数百或数千人,而且可能是数百万用户在不太遥远的未来,“Joshi博士说。

“Covid-19大流行的后果不仅表现出互联网的重要性和潜力,以及我们对其的依赖性的重要性和潜力,而且是如何绝对的安全性是至关重要的。多路复用纠缠可以抓住重要的关键来使这个安全成为一个需要的现实。“

参考文献:“AIDDARTH Koduru Joshi,Djeylan Aktas,SörenwengeroSky,马丁·索卡里奇,塞巴斯蒂安菲利普Neumann,Bo Liu,Thomas Scheidl,GuillermoCurrásLorenzo,željkosamec,Laurent Kling,Alex邱,Mohsen Razavi,Mario Stipcevic,John G. Rarity和Rupert Ursin,2020年9月2日,科学推进
DOI:10.1126 / sciadv.aba0959

该研究得到了克罗地亚科学和教育部(MSE)和奥地利研究促进机构(FFG)的Quantum Communcess Scient Consion委员会(EPSRC)的资金。

Collaborating institutions with the University of Bristol are the University of Leeds, Croatia’s Ruder Boskovic Institute (RBI) in Zagreb, Austria’s Institute for Quantum Optics and Quantum Information (IQOQI), in Vienna, and China’s National University of Defence Technology (NUDT) in Changsha.

2评论“革命量子密码突破为更安全的在线通信铺平方式”

  1. 这很有趣,但几乎没有革命。Quantum加密解决普通加密中良好理解的问题(关键交换),并且在该上下文中有多种解决方案。TRUE,大多数当前解决方案都容易受到具有正确数量的逻辑Qbits的量子计算机,而量子密码术不是。然而,量子计算机看起来越来越像后期的核聚变 - 将来总是30年。IBMS渴望通过2023强调了1,000 Qbits量子计算机:那些是物理Qbits,它会在大约10个逻辑比特中导致大约10个逻辑位 - 足以构建非常小的整数,而且别的是。最后,基于关键交换技术的基于普通加密技术,不易受量子计算机的群体已经在标准化过程中。

    量子密码术(意味着基于量子原理的关键交换)是一种利基技术,有关好的理由 - 很可能是几十年来的 - 尽管如此,在这里报告的进展。

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