當(dāng)并行運(yùn)行多個(gè)該系統(tǒng)時(shí)，其運(yùn)行速度與目前的網(wǎng)速相當(dāng)。

近日，量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域開始急速發(fā)展，而量子計(jì)算機(jī)很可能成為黑客破解最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)安全密鑰的工具，而當(dāng)這些代碼被破壞之時(shí)，所有的在線數(shù)據(jù)傳輸（醫(yī)療記錄到銀行交易）都有可能受到攻擊。

針對(duì)這一問題，量子密鑰分配一直是科學(xué)家們研究的重點(diǎn)。最近，在這一方面的研究上，美國(guó)多家大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)獲得了質(zhì)的進(jìn)展。

量子計(jì)算機(jī)威脅將至，但量子加密通信現(xiàn)狀堪憂

對(duì)量子計(jì)算機(jī)應(yīng)用開始之初會(huì)出現(xiàn)的問題，俄亥俄州立大學(xué)物理學(xué)教授Daniel Gauthier解釋道：“我們現(xiàn)在可能會(huì)有一臺(tái)運(yùn)行良好的量子計(jì)算機(jī)，它能夠在不久的將來解開現(xiàn)有的復(fù)雜密碼。我們現(xiàn)在真的需要認(rèn)真思考，怎樣利用各種技術(shù)來保護(hù)我們的互聯(lián)網(wǎng)信息。”

為了避免這一潛在的巨大威脅，研究人員在研制量子計(jì)算機(jī)的同時(shí)，也同時(shí)在利用量子的屬性，以在量子計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建量子數(shù)據(jù)加密。

量子密鑰分配（QKD）是從1984年提出的，但是現(xiàn)在才開始有應(yīng)用出現(xiàn)，如歐洲科技公司現(xiàn)在銷售的基于激光的QKD系統(tǒng)；我國(guó)用衛(wèi)星成功得向兩個(gè)相距1200公里的陸基電臺(tái)發(fā)送量子密鑰。

對(duì)于這些應(yīng)用，杜克大學(xué)物理系研究生Nurul Taimur Islam評(píng)價(jià)道：“這些系統(tǒng)普遍存在的問題是，他們只能以相對(duì)較低的速率傳輸密鑰，在幾十到幾百千比特/秒之間，對(duì)于大多數(shù)實(shí)際應(yīng)用，尤其是上網(wǎng)，這一速度太慢。”

高速新型加密系統(tǒng)

近日，杜克大學(xué)、俄亥俄州立大學(xué)和橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)宣布開發(fā)了一個(gè)新的系統(tǒng)，該系統(tǒng)使得量子加密技術(shù)更接近于大規(guī)模的使用。

對(duì)此，研究人員解釋道：“對(duì)于常見的攻擊，該技術(shù)保護(hù)下的系統(tǒng)是安全的，即使面對(duì)可能導(dǎo)致泄漏的設(shè)備缺陷，這項(xiàng)技術(shù)也是有效的。”

實(shí)驗(yàn)中，研究人員通過調(diào)整釋放光子的時(shí)間和光子的相位屬性，實(shí)現(xiàn)了在每個(gè)光子上編碼兩位信息；隨后，他們將這一技術(shù)和一款高速探測(cè)器配合使用，使其系統(tǒng)的密鑰傳輸速度比其他方法快5到10倍。其中，這款高速探測(cè)器是由電氣和計(jì)算機(jī)工程專業(yè)的研究生Clinton Cahall和Duke的電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Jungsang Kim開發(fā)的。

關(guān)于高速探測(cè)器這一設(shè)備，Gauthier表示：“我們采用的這個(gè)設(shè)備，它可以改變光子的某些附加屬性，使我們能夠獲得幾乎翻倍的安全關(guān)鍵速率。”

現(xiàn)有設(shè)備缺陷已被考慮在內(nèi)

雖然理論上QKD是完全安全的，但是現(xiàn)實(shí)中，因?yàn)樗性O(shè)備都是不完善的，所以這會(huì)使黑客利用設(shè)備的漏洞進(jìn)行攻擊。

為了讓這一系統(tǒng)在大部分設(shè)備上都是安全的，研究人員仔細(xì)分析了他們使用的每件設(shè)備的局限性，然后，他們與新加坡國(guó)立大學(xué)的電氣和計(jì)算機(jī)工程教授Charles Lim合作，將這些實(shí)驗(yàn)性缺陷納入理論中。

對(duì)此，Islam表示：“我們希望找出系統(tǒng)中的每個(gè)缺陷，并將這些缺陷放入系統(tǒng)的研究中，以確保我們的系統(tǒng)在大部分設(shè)備上運(yùn)行都是安全的。”

關(guān)于如何利用現(xiàn)有的硬件來實(shí)現(xiàn)QKD加密傳輸？

他們表示：雖然發(fā)射機(jī)有些構(gòu)造十分特殊，但所有組件目前都可以在市場(chǎng)上買到，并且用光子編碼的加密密鑰可以通過現(xiàn)有光纖線路發(fā)送。所以將發(fā)射機(jī)和接收機(jī)集成到當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施中并不是什么難事。

對(duì)此，Islam也進(jìn)一步表示：“除了單光子探測(cè)器之外，其他所有需要的設(shè)備都是存在的，而且在工程設(shè)計(jì)中，我們可能將整個(gè)發(fā)射器和接收器都安裝在與計(jì)算機(jī)CPU一樣大的盒子中。”

總結(jié)

據(jù)了解，他們的系統(tǒng)能夠以兆比特每秒的速率創(chuàng)建和分發(fā)加密碼，這比現(xiàn)有方法快五到十倍，并且當(dāng)并行運(yùn)行多個(gè)系統(tǒng)時(shí)，其運(yùn)行速度與目前的網(wǎng)速相當(dāng)。

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