Après avoir distribué avec succès la clé quantique sur 4600 kilomètres, ne vous inquiétez jamais que la méthode de cryptage déchiffrée existe vraiment?

Il y a 1000 ans, si nous étions au Guangdong et que nous voulions envoyer une lettre à notre famille à Pékin, il nous faudrait un an ou demi pour un aller-retour.

Il y a 100 ans, nous pouvions envoyer un télégramme, cela pouvait prendre quelques jours pour l'utiliser, et nous facturons par caractère.

Il y a dix ans, nous pouvions passer un appel et cela ne prenait que quelques secondes pour se connecter.

Maintenant, nous pouvons directement appeler la vidéo, le délai peut être contrôlé au niveau de la milliseconde.

Le vecteur de transmission d'informations s'est progressivement développé, passant de la main-d'œuvre aux ondes radio, aux lignes téléphoniques et aux fibres optiques. Le délai d'information devient de plus en plus petit, mais la vitesse maximale de la lumière est de 299792458 m / s. Si la distance est suffisante, il y aura être encore un retard notable.

Existe-t-il un moyen plus rapide de diffuser des informations?

En théorie, c'est la communication quantique. Mais la technologie actuelle montre que c'est difficile à réaliser, de sorte que les scientifiques ont jeté leur dévolu sur le «cryptage quantique».

L'Université des sciences et technologies de Chine a annoncé le 7 janvier que l' équipe de recherche scientifique chinoise avait réalisé avec succès la distribution de clés quantiques satellite-terre s'étendant sur 4600 kilomètres, marquant ainsi que la Chine a construit le prototype de "l'espace-terre intégré large- area quantum communication network » , qui a été publié au Royaume-Uni dans le magazine« Nature ».

Qu'est-ce que le quantum?

La communication quantique théorique est réalisée en utilisant plusieurs propriétés mystérieuses du quantum:

1. Enchevêtrement quantique
2. Indivisible
3. Non cloné

La théorie prouve que même si deux quanta intriqués sont séparés par une distance cosmique, l'un d'eux changera, et l'autre changera simultanément, brisant la «vitesse de la cage lumineuse» et réalisant une communication en temps réel.

Veuillez noter que nous avons ajouté un attribut avant la communication quantique, appelé "théoriquement". En effet, la communication quantique a encore des difficultés à surmonter. Beaucoup de gens pensent que la communication quantique est impossible à réaliser. "Domain Quantum Communication Network" utilise en fait l'indivisible et la nature non clonale du quantum pour améliorer la confidentialité de la communication . Ce n'est pas une communication quantique parfaite au vrai sens du terme .

Comment réaliser la distance de transmission de 4600 km?

L'article montre que le «réseau de communication quantique à grande surface intégré espace-terre» est principalement composé de trois parties.

1. Un satellite quantique "Mozi"
2. Plus de 700 liens de distribution de clés quantiques à fibre optique
3. Deux stations d'essai au sol

Le réseau de communication a déployé au total 4 gestionnaires de files d'attente clés respectivement à Beijing, Jinan, Hefei et Shanghai, suivis d'une liaison de fibre optique de base sur plus de 2 000 kilomètres et de deux liaisons sol-satellite reliant Xinglong et Nanshan (2 600 kilomètres). .

Au travail, le satellite "Mozi" orbite sur une orbite héliosynchrone à une hauteur d'environ 500 kilomètres. Il est connecté aux stations au sol de Xinglong et Nanshan pour la distribution de clés quantiques. Enfin, après un programme de post-traitement efficace du protocole BB84, la clé de sécurité finale est extraite. (Le protocole BB84 est le premier protocole cryptographique quantique au monde, un schéma de distribution de clé quantique développé conjointement par les physiciens quantiques Charles Bennett et Gil Brasard en 1984)

Actuellement, les chercheurs peuvent obtenir une taille de clé totale d'environ 36 Mbits par semaine, et la clé générée par "Mozi Number" peut prendre en charge environ 6000 utilisateurs.

Quelles sont les difficultés de cette tentative?

Le quantum est vraiment trop petit. Un seul souffle, la lumière d'une ampoule électrique et une simple action peuvent conduire des centaines de millions de quanta, et il y a de l'incertitude dans un seul quanta. Il n'est pas si facile de "contrôler" complètement le quantum. Par conséquent, il existe de nombreuses difficultés techniques dans la distribution de clés quantiques satellite-Terre qui s'étendent sur 4 600 kilomètres.

1. Préparation d'un photon unique

Pan Jianwei, académicien Pan Jianwei, qui a publié un article sur "The World-Earth Integration Wide-area Quantum Communication Network" a déclaré qu'une ampoule d'environ 15 watts peut émettre dix billions de quanta de lumière par seconde, et la préparation d'une seule lumière quantum est comme l'un d'eux a été capturé au moment où ces dix billions de quanta de lumière ont été émis.

2. Détection de photon unique

Un photon unique est déjà la plus petite unité d'énergie lumineuse, et l'énergie est très faible.Il est nécessaire de développer une technologie de détection de photon unique très précise et efficace. Ce n'est qu'avec la capacité de préparer et de détecter un seul quantum de lumière que la communication quantique sécurisée peut être réalisée.

3. La communication satellite-terre, c'est comme jeter des pièces de monnaie à une hauteur de 10 000 mètres.

Par exemple, Wang Jianyu, le concepteur en chef adjoint exécutif du satellite "Mozi", a déclaré: "Lancer un photon vers la station au sol à partir d'une altitude de 1000 kilomètres, c'est comme un avion volant à grande vitesse à une altitude de 10 000 mètres et deux rotations au sol en même temps. Jetez des pièces dans la fente mince de la tirelire. La fente pour monnaie de la tirelire est mince, ce qui équivaut à la polarisation de la lumière. Elle a une direction. Pièces doit être orienté correctement pour être lancé, et il ne s'agit pas de lancer un, vous devez lancer les deux côtés avec précision. "

4. La détection au sol est beaucoup plus difficile que la clairvoyance

Selon les calculs, il y a environ 1017 photons lorsqu'une allumette est frappée, et la capacité de détection de la station terrestre du satellite équivaut à ce qu'une personne sur terre trouve quelqu'un qui a frappé une allumette sur la lune. De plus, à moins de 100 millions de photons par seconde, il est nécessaire de comprendre quel photon est détecté au sol. Ces photons sont tous alignés. Pour en détecter un, il faut savoir lequel est le premier, afin qu'il puisse être utilisé pour faire Clé.

Remarque: La source des difficultés techniques ci-dessus est CCTV News.

En matière de confidentialité, le cryptage quantique est le plus fiable

Quelqu'un peut avoir des questions après l'avoir lu. L'information dépend toujours de la transmission par satellite et par fibre optique. Qu'est-ce que cela a à voir avec la communication quantique?

Permettez-moi de parler d'abord de l'envoi de WeChat. Lorsque nous utilisons des téléphones mobiles pour envoyer WeChat, toutes les informations doivent être cryptées avec des algorithmes avant d'être transmises, sinon les informations seront facilement interceptées et visualisées.

Cependant, tous les algorithmes de cryptage peuvent être fissurés théoriquement, et il existe toujours un risque de fuite d'informations. Par exemple, les secrets commerciaux, les informations militaires, etc., afin d'assurer une plus grande sécurité, les algorithmes de cryptage sont plus complexes que la transmission d'informations générales.

Existe-t-il une méthode de cryptage infaillible? Les scientifiques pensaient que les clés quantiques pourraient être utilisées pour crypter des informations.

La distribution de clé quantique utilise le «théorème quantique inconçable unique» pour obtenir une sécurité absolue de la distribution de clé. Le «théorème de désunclonage» fait référence au fait que le processus de copie de tout état quantique inconnu exactement de la même manière est impossible, parce que le principe de la copie est la mesure, et la mesure change généralement l'état du quantum.

Selon l'Université des sciences et technologies de Chine, la clé quantique, en tant que support d'information, est inséparable d'un seul photon et son état quantique ne peut pas être cloné, garantissant ainsi que le contenu crypté ne peut pas être déchiffré. La distribution de clés quantiques est la seule méthode de communication qui s'est avérée strictement sécurisée en principe.

Pour faire une analogie inexacte, les informations chiffrées par la clé quantique sont comme une enveloppe spéciale. Tant que la personne qui intercepte l'enveloppe veut l'ouvrir, la lettre à l'intérieur disparaîtra automatiquement et l'interception n'aura plus de sens.

Cette fois, le "Réalisé un réseau de communication quantique étendu qui couvre 4 600 kilomètres d'espace et de la terre" a été publié dans Nature. Il est entendu en termes populaires pour ajouter des clés quantiques aux méthodes de communication traditionnelles.

Il est rapporté que la technologie de communication sécurisée quantique a assuré la sécurité de l'information pour d'importantes conférences et événements nationaux tels que le défilé militaire pour commémorer le 70e anniversaire de la victoire de la guerre de résistance contre le Japon et le 19e Congrès national du Parti communiste chinois . En outre, le système de rapports d'informations sur la réglementation bancaire, le système de gestion des informations de paiement et de réception transfrontaliers en RMB et le système de récupération à distance des données bancaires en ligne ont tous appliqué la technologie de communication sécurisée quantique.

L'avenir de la communication quantique

En 2016, le fournisseur américain de technologies de cybersécurité Symantec a révélé qu'un groupe de pirates informatiques appelé "Strider" avait mené des cyberattaques contre la Chine, la Russie et d'autres pays au cours des cinq dernières années. Le groupe de pirates informatiques a avancé des méthodes techniques. Symantec soupçonne que l'équipe a le soutien d'une équipe nationale.

En fait, ce n'est que la pointe de l'iceberg des attaques de pirates informatiques. Les attaques se produisent tout le temps et ne peuvent être évitées. Le "réseau de communication quantique à grande surface intégré ciel-terre" et le tronc de communication quantique sécurisé de 2000 kilomètres sont nés dans ce contexte La «Grande Muraille» de la sécurité de l'information.

De nombreuses personnes ont vu le rôle énorme joué par le réseau de communication quantique et ne devraient pas s'empêcher de se demander: le réseau de communication actuel basé sur la fibre optique sera-t-il bientôt remplacé?

L'académicien Pan Jianwei a déclaré dans une interview avec Science and Technology Daily que la communication chiffrée quantique n'est pas destinée à subvertir ou à remplacer les méthodes de communication existantes, mais peut grandement améliorer la sécurité des systèmes existants .

Il semble que la véritable communication quantique ait encore un long chemin à parcourir.

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