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現(xiàn)代社會(huì)的進(jìn)步離不開(kāi)大規(guī)模信息交換。因此，全球敏感數(shù)據(jù)的安全通信也成了越來(lái)越寶貴的財(cái)富。

　　為執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)而廣泛采用的各種數(shù)學(xué)工具在量子物理學(xué)原理的輔助下，能進(jìn)一步增強(qiáng)通信鏈路的安全性。這項(xiàng)技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，比如它能幫助加密的信息抵御可能因計(jì)算能力提升而出現(xiàn)的潛在威脅。

量子密鑰分發(fā)是一種可以保證安全通信的加密技術(shù)。

　　但是，可能的通信范圍以及所用器件的可信度也面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的印娟等人發(fā)表在《自然》上的研究表明，這種加密方案能在超過(guò)1000公里的距離上進(jìn)行部署，而且不會(huì)影響量子技術(shù)所能確保的安全性。

　　量子通信較主要的應(yīng)用是量子密鑰分發(fā)（quantum key distribution，QKD）。這種技術(shù)能讓相隔一定距離的雙方共享一個(gè)秘密比特串，也被稱(chēng)為密鑰，雙方能用它加密、解密保密的信息，而不用對(duì)潛在竊聽(tīng)者的計(jì)算能力進(jìn)行假設(shè)。雖然這種理論上的**安全性嚴(yán)格以基本的自然規(guī)律為基礎(chǔ)，但實(shí)際操作卻存在不同情況 。

　　比如，可以讓雙方中的一方制備光量子態(tài)——量子通信中信息的天然物理載體，并將其發(fā)送給另一方測(cè)量 。利用標(biāo)準(zhǔn)的**通信處理這些數(shù)據(jù)后，雙方便可提取這一密鑰。這種場(chǎng)景的量子密鑰分發(fā)已經(jīng)在 400公里長(zhǎng)的低損耗光纖和相距1200公里的星地通信鏈路中成功實(shí)現(xiàn)。

　　雖然這些演示令人印象深刻，但它要求雙方的器件被完全表征且可信。此外，光纖傳輸介質(zhì)的損耗較終也會(huì)變得過(guò)高。因此，為實(shí)現(xiàn)安全密鑰分發(fā)而建立的網(wǎng)絡(luò)都包含中繼節(jié)點(diǎn)，且節(jié)點(diǎn)必須是可信的。這方面的限制可能不利于某些應(yīng)用。

　　如果能利用發(fā)射端產(chǎn)生光的“糾纏”態(tài)進(jìn)行分發(fā)，就能大大降低對(duì)于可信的要求。糾纏態(tài)屬于量子物理學(xué)特有的性質(zhì)，體現(xiàn)了**物理學(xué)所沒(méi)有的關(guān)聯(lián)。這種關(guān)聯(lián)可以通過(guò)量子中繼器傳輸，讓相隔遙遠(yuǎn)的兩地物理系統(tǒng)糾纏起來(lái)。過(guò)去幾年已經(jīng)在這個(gè)方向上取得了重大進(jìn)展。但迄今為止，糾纏分發(fā)的較遠(yuǎn)距離只能通過(guò)直接傳輸糾纏態(tài)實(shí)現(xiàn)——光纖中大約為100公里，使用衛(wèi)星鏈路大概能達(dá)到1200公里。