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量子通信:绝密的未来通信

2013-12-20 10:29来源:科技日报关键词:量子通信通信系统信息技术收藏点赞

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实用化进程:与经典通信的融合

从目前的实际应用来看,将量子通信网络与现有网络进行融合是最优的发展战略。互联网在设计时并没有深入地考虑安全性,这造成当今的网络安全问题十分突出。量子通信是人类能掌握的最保密的通信技术,量子通信和经典通信网络的融合研究对于提升未来网络的安全性具有重要的意义。

量子通信和经典网络的融合需要解决物理层和组网技术、中继技术和通信应用技术等几个方面的融合问题。对于未来网,应当从基础设施的建设和利用上就考虑和量子通信的融合。由于传统的光通信可能在很长一段时间内仍然是主要通信技术手段,在光通信网络上实现量子通信网络,将是融合的基础。

实际的量子通信中,量子通信与现有通信的融合是一个相互取长补短的过程,量子通信不会完全替代现有的通信技术,而是在现有的技术上在物理层、网络层、应用层将两者进行了融合。

从物理层来说,可以从光源、探测器和信道方面考虑。在光源方面,利用单光子源或者单离子源,或者将激光光源衰减到单光子量级应用到实际工程中;在探测方面,因为是单光子信号源,需要特测器有单光子量级特征,对量子密钥分发中的连续变量进行测量;在信道方面,对于不同的光源用不同波长的商用光纤即可满足条件。

从网络层来说,一方面我们可以采取独立的信道和统一的网络结构,也可以用一根光纤既传递量子信号又传递经典信号;除了光纤技术,还需要采取例如基于纠缠交换的量子中继技术来解决量子通信的远距离传输这一核心问题;此外,在组网的往来上,可以采取电路交换或者波长复用技术,并且增加量子路由器来进行控制。

从应用层来看,我们可以跟现有的互联网安全协议结合,用量子密码来替换现有协议中的初始密码,这样既可以得到更高的安全性也可以保持实际的通信速率。现在实际用到的量子保密分发的方法都是用诱骗态量子密钥分发的方法。而一旦用量子的方法产生密钥,则必须与后继的经典通信结合才能实际应用。比如,我们用量子密码生成种子密钥,然后用经典的方法进行扩张,这样既保证了种子密钥的安全,同时也有很高的通信效率。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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