觀點 | 量子衛星很近，但“無法破解”的網絡可能還很遠

新聞網站總是很喜歡提到“量子”這個詞的科技新聞，看起來如果能再加一點空間旅行的話就更加完美了。

2017年6月16日，完全在意料之中，來自中國的一個團隊宣布墨子号衛星（全球第二顆設計用于進行量子科學實驗的衛星）首先成功實作，兩個量子糾纏光子被分發到相距超過1200公裡的距離後，仍可繼續保持其量子糾纏的狀态。

而近日，這個團隊實際示範利用量子密鑰分發（QKD）的安全技術成功地将加密密鑰從軌道衛星上發送到地面，在國際上第一次成功實作“千公裡級”星地雙向量子通信。

而QKD，确實是一套基于量子實體學的複雜協定，這麼多年來也一直是蓬勃發展的領域，那麼這次有什麼新的東西呢？

寫頭條的作者，對中國現在所建造的東西的認知似乎被帶偏了，他們認為這是某種“無法破解”的通信系統，然而這樣說是沒有意義的，實際上量子密鑰分發可比“無法破解”有趣多了。

QKD是一個關于糾纏光子或電子的學問，之後被用于保護配置設定加密密鑰的信道，在量子衛星升空之前，中國已經在合肥實作了經由光纖傳輸的城域量子密鑰分發。量子密鑰分發基于量子糾纏的原理，向通信雙方發送量子糾纏态的光子。根據實體學理論，無論相距多遠，一對糾纏量子隻要其中一粒狀态産生變化，另外一粒亦會立即出現相應的轉變。由于任何外界的測量都會改變量子糾纏的形态，因而一旦密碼被竊聽，雙方都會獲知，因而放棄此次通信。

要注意的是，

QKD并不會防止信道被破解

，因為它不能被使用的各方隐蔽起來。

你可以在去年英國NCSC釋出的一篇

簡短的論文

中閱讀QKD限制的摘要，這足以說明如果用于建立，驗證密鑰發送以及接收的裝置有任何弱點，都可能産生理論上的安全漏洞。

退一萬步，即使它能夠完美地運作，那也會出現新的問題。你可以想象一個場景：在未來世界，QKD被廣泛應用，在檢測到頻道被監視的情況下，通信雙方會如何做出反應？邏輯上講，他們會停止使用這個頻道，然後轉移到另一個頻道，但如果同樣的事情又發生了怎麼辦？如果他們能夠保持這種狀态，攻擊者就是在進行一個簡單的拒絕服務攻擊。

而反擊這種情況的一個方法是大量搭建和分布QKD網絡，中國的實驗證明這似乎是可行的。那麼現在我們就來談一個大規模的全球QKD系統，說實話，這會十分牽強，“量子網際網路”也是如此，據我們所知，QKD從未被用于确認一個真實的入侵，盡管對于軍隊來說這并不是完全不可能，因為他們也一直在測試這個技術。

你可能還想知道，為什麼QKD沒有被普及，答案是它局限于複雜的實體學和工程學。且一旦糾纏電子或光子，就不能輕易将它們保持在這個狀态，如果這樣做了，傳輸的速度就會很低，距離也會變得很短。

盡管

試圖将QKD更簡單地進行實施

，目前階段它仍然是一個受限于實驗室的科技，而且需要有經驗的實體學家讓它工作起來。這還會增加成本，因為它需要通過光纖電纜以點對點的方式發送光子，而上文已經提到，中國所進行實驗的一個成就是通過墨子号在大氣層的完美媒體中發射雷射來傳輸光子，以避免對光纜的需求。

在某一天，QKD和中國的衛星實驗将無疑以某種形式證明他們的價值。到那一天，期待更多的頭條新聞呈現已經确立的量子原理，就像愛麗絲的兔子洞入口一樣。

原文釋出時間為：2017-08-20

本文作者：Covfefe

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