合肥晚报 2022-09-04
合晚Radio:庐州下午茶 │量子纠缠记(二)【2022.9.4】
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中学课本中有一篇大家熟知的课文《信陵君窃符救赵》,出自《史记 · 魏公子列传》,讲述魏公子信陵君盗魏王虎符、绞杀晋鄙、却秦存赵的故事,其中解决问题的死结,即中国古代的身份验证工具 —— 虎符。

在中国古代,虎符乃兵甲之符,是古代皇帝授予将臣兵权和调兵遣将的信物。“虎符”分为左右两半,需调兵时,由朝廷使者持右半符前往,军队长官将右半符与左半符验合后,军队即按使者传达的命令行动。

古希腊斯巴达人使用的密码棒,也许是人类最早使用的文字加密解密工具:把长带子状羊皮纸缠绕在圆木棒上,然后在上面写字;解下羊皮纸后,上面只有杂乱无章的字符,只有再次以同样的方式缠绕到同样粗细的圆木棒上,才能看出所写的内容。

保密和窃密,自始至终纠缠不已。为了保密,人类不得不在加密技术上不断探索创新。从用纸笔或简单机械实现加解密的“古典秘法体制”,到莫尔斯发明电报实现加解密的“近代密码体制”,再到以电子密码催生的“现代密码体制”,不断攀升。

保密与窃密的攻防双方,基本都是在加密、破译的反复之中循环着。虽然机关算尽,但要确保保密通信万无一失,仍需绞尽脑汁。

现代密码体制中,无论是对称密码体制还是非对称密码体制,其安全性都是基于数学的复杂性,与计算机的计算能力相关联。上世纪 90 年代,随着量子算法的提出,人们意识到,量子计算机在并行运算上的强大能力,使它能快速完成经典计算机无法完成的计算,一旦研制成功,将对现行所有密码体制造成严重威胁。这话听起来不免让人胆战心惊。但量子保密通信技术,让人类看到了“永不泄密”的曙光,可以做到不可窃听、不可破译。

神奇的是,量子通信具备“反窃听”功能。利用光子的量子态作为密钥本身的载体,收发双方通过量子测量的方法,能够检测出这些光子在传输过程中是否遭到了窃听者的窃听。

(图为全球首个规模化量子网络:合肥城域量子通信试验示范网概貌)

合晚精灵 沈运

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