張揚(yáng) 唐嘉

近日，由我國(guó)自主研發(fā)的首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射升空，在量子通信領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。量子通信，從理論上提供了一種不可截獲和破譯的絕對(duì)安全的新型密碼體制。

保密通信的“明日之星”

千百年來(lái)，進(jìn)行安全信息傳遞一直是人類難以完成的夢(mèng)想，不得不采取多種方法為信息傳遞保駕護(hù)航。

事實(shí)上，無(wú)論多么高級(jí)別的密碼系統(tǒng)，都不可避免地遭受著被破譯的風(fēng)險(xiǎn)。為有效保護(hù)通信內(nèi)容不被竊取，目前采取的主要方法就是加密通信。但現(xiàn)有的數(shù)據(jù)加密算法，并不能提供絕對(duì)安全的“防火墻”。一方面，現(xiàn)有加密解密算法將隨著數(shù)學(xué)理論的深入而遭到破解；另一方面，利用超級(jí)計(jì)算機(jī)針對(duì)經(jīng)典加密算法進(jìn)行破解已毫無(wú)技術(shù)障礙。傳統(tǒng)加密算法已成為高懸在保密通信上方的“達(dá)摩克利斯之劍”，時(shí)刻威脅著國(guó)防、金融等領(lǐng)域保密通信系統(tǒng)的安全。

作為軍事保密通信領(lǐng)域的“明日之星”，量子計(jì)算和量子密鑰技術(shù)在最近幾十年得到長(zhǎng)足發(fā)展，量子密鑰可以構(gòu)建復(fù)雜的密碼系統(tǒng)。由于對(duì)量子態(tài)進(jìn)行測(cè)量將會(huì)改變最初的量子態(tài)，通過(guò)量子密鑰建立的密碼可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)密碼被竊取，從而有效抵抗針對(duì)密碼系統(tǒng)的截取重發(fā)攻擊，具有高度的密碼安全性。

白宮和五角大樓率先安裝

理論上，使用量子密鑰加密的通信系統(tǒng)不可能出現(xiàn)盜聽(tīng)現(xiàn)象，“守口如瓶”的量子密鑰系統(tǒng)因?yàn)楦鲊?guó)競(jìng)相研發(fā)而變得“炙手可熱”。20世紀(jì)70年代，英國(guó)和美國(guó)最早開(kāi)展量子計(jì)算領(lǐng)域的研究工作。1993年，英國(guó)國(guó)防部首次在光纖中實(shí)現(xiàn)了相位編碼量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。1999年，世界上首個(gè)量子密鑰分配的無(wú)條件安全性被成功證明。

近年來(lái)，世界各主要大國(guó)都在開(kāi)展量子通信技術(shù)的研究工作，量子計(jì)算的理論和實(shí)踐相繼取得重大進(jìn)展，產(chǎn)生了多種新的量子算法。丹麥科學(xué)家利用集成光學(xué)方法開(kāi)展的量子密碼芯片研究，目前已經(jīng)取得初步成果。

在軍事應(yīng)用領(lǐng)域，各國(guó)軍隊(duì)圍繞密碼破譯與反破譯的斗爭(zhēng)早已進(jìn)入“白熱化”階段，量子密鑰更成為引領(lǐng)未來(lái)軍事革命的顛覆性、戰(zhàn)略性技術(shù)。美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局專門制定“量子信息科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”、研發(fā)量子芯片的“微型曼哈頓”計(jì)劃，加速推進(jìn)量子信息技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。目前，白宮和五角大樓已安裝量子通信系統(tǒng)并投入使用。

日本研究人員用量子密鑰技術(shù)實(shí)現(xiàn)87公里的信息安全傳輸，德國(guó)慕尼黑大學(xué)和英國(guó)軍方研究機(jī)構(gòu)成功在德國(guó)和奧地利邊境的楚格峰和卡爾文德?tīng)柗逯g用激光傳輸量子密鑰。此外，英、法、德、日、瑞典等國(guó)軍隊(duì)也相繼制定并實(shí)施一系列發(fā)展量子信息技術(shù)的計(jì)劃。

直接癱瘓和控制敵方通信

世界上的所有物質(zhì)都是由微小粒子組成的，也就是說(shuō)它們是量子化的。量子是物理量的最小單元，組成世界的基本粒子如電子、光子、原子等都是量子的表現(xiàn)形態(tài)。由于量子的特殊性質(zhì)，實(shí)際測(cè)量時(shí)可發(fā)現(xiàn)量子也有多個(gè)分身。量子保密通信就是利用量子疊加原理，將量子的多個(gè)分身作為安全通信的密鑰，一旦該密鑰被竊聽(tīng)或測(cè)量，量子的其他分身態(tài)會(huì)隨機(jī)消失，竊聽(tīng)者的存在會(huì)引入額外誤碼，信息發(fā)送方和接收方都可以迅速測(cè)量到這一變化，從而中斷該次密鑰傳輸，重新設(shè)定量子密鑰，直至量子密鑰安全傳輸?shù)叫畔⒔邮辗健?/p>

量子信息還具有信息存儲(chǔ)容量大等突出特點(diǎn)，同時(shí)使用量子密鑰技術(shù)為通信提供獨(dú)特安全保障，將充分滿足傳遞信息的安全性、準(zhǔn)確性、高效性、大容納量等需求，勢(shì)必引領(lǐng)保密通信領(lǐng)域的時(shí)代潮流。

隨著世界新軍事革命的蓬勃發(fā)展，軍事物聯(lián)網(wǎng)和各類信息終端將成為信息化軍隊(duì)作戰(zhàn)和指揮神經(jīng)中樞。依托量子密鑰開(kāi)展戰(zhàn)場(chǎng)保密通信，將占據(jù)戰(zhàn)場(chǎng)絕對(duì)信息優(yōu)勢(shì)，甚至可以直接癱瘓和控制對(duì)方通信和指揮網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到出奇制勝的戰(zhàn)略目的。