已經(jīng)樂成發(fā)射的“天宮二號”空間嘗試室布置了地球科學視察及應用、空間科學嘗試及探測、應用新技能等規(guī)模的十余項高精尖的任務，這些嘗試有的是在摸索宇宙最深處的機密，有的是輔佐人們更好的認識海洋和大氣，有的甚至是在辦理未來星際觀光時食物的問題…

如何“玩轉”這么多高難度任務并保障它們有序、安詳?shù)剡\行下去呢？代表中國科學院牽頭認真的中國科學院空間應用工程與技能中心，包袱了“天宮二號”任務籌劃、總體打點和技能集成事情。

本日我們來先容滿意更遠間隔量子保密通信的——量子密鑰分派專項！

自人類利用語言以來，通過密鑰給信息加密的技能就陪伴著人類對通信保密水平的需求而不絕成長。密鑰的浸染就是用來對傳輸?shù)男畔⑴e辦加密，防備他人獲取信息內容。

在古埃及和古希臘時期，人們通過改變字母的順序對明文舉辦加密，隨后又發(fā)現(xiàn)了字母替換的加密要領，這種要領從古羅馬一直延續(xù)到中世紀和文藝再起時期。

中國古代也有信息加密要領，譬喻姜太公發(fā)現(xiàn)的“陰符”和“陽符”就是用敵方看不懂的暗語來通報我方軍事信息。

跟著科技革命的呈現(xiàn)，陳腐的加密方法進入了全新的階段。摩爾斯電碼的發(fā)現(xiàn)，使得人們可以將每個字母都編碼在四個“嘀”和“嗒”的差異組合上面，通過電報或電波發(fā)送信息。

摩爾斯電碼

但縱然到了這個時期，人類回收的加密方法依然是牢靠的，密鑰都是事先約定好的，只要敵方拿到“密鑰本”，主機托管 深圳電信托管，就能等閑破解。

陪伴著科技革命的進一步成長，自動生成密鑰的呆板呈現(xiàn)了。這個中以德國發(fā)現(xiàn)的Enigma（英尼格瑪）機最為著名。

Enigma機

這種呆板通過幾個旋鈕位置可以自動配置密鑰，加密后的情報需要同樣的Enigma機同樣的旋鈕位置才氣解密出原文，即密鑰被埋沒在了呆板內里。

由于Enigma機難以破解，它對德國在第二次世界大戰(zhàn)初期的一系列軍事勝利都起到了至關重要的浸染。因此，盟軍可否破解Enigma將直接抉擇戰(zhàn)爭走向。

提到Enigma機破解，英國數(shù)學家，計較機之父阿蘭。圖靈對此做出了至關重要的孝敬，他通過呆板對呆板的方法，大幅提高了破解效率，他的要領不單為盟軍贏得了第二次世界大戰(zhàn)，并且也開導他發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)代計較機。

圖靈和他的破解機

到了信息時代，密鑰的形式從字母變?yōu)榱硕M制。

跟著互聯(lián)網(wǎng)的大范疇普及，人類之間的信息通報到達了前所未有的數(shù)量和頻率，各類隱私信息越來越多地袒露在互聯(lián)網(wǎng)上，因此，人類對保密通信的需求也到了前所未有的高度。

本日掩護我們互聯(lián)網(wǎng)信息安詳?shù)募用芊椒ǚQ為“果真密鑰”暗碼體系，其道理是通過加密算法，生成網(wǎng)絡上流傳的果真密鑰，以及留在計較機內部的私人密鑰，兩個密鑰必需共同利用才氣實現(xiàn)完整的加密息爭密進程。

今朝我們互聯(lián)網(wǎng)利用的加密尺度是20世紀70年月降生的RSA算法，即操作大數(shù)的質因子解析難以計較來擔保密鑰的安詳性。

果真密鑰加密

可是跟著計較本領的不絕晉升，RSA的安詳性受到了挑戰(zhàn)。

“山窮水盡疑無路，柳暗花明又一村”，1984年，物理學家Bennett和暗碼學家Brassard提出了基于量子力學丈量道理的“量子密鑰分派”BB84協(xié)議，從基礎上擔保了密鑰的安詳性。

BB84量子密鑰分派協(xié)議示意圖

隨后顛末多年的嘗試和技能改造，以“量子密鑰分派”為焦點的量子保密通信技能已經(jīng)逐漸完成了實用化，并形成了必然的財富局限。

在地面光纖網(wǎng)絡建樹上，世界第一條量子保密通信骨干線路“京滬干線”即將建成，這將大幅提高我國在軍事國防、銀行、金融系統(tǒng)的信息安詳。

為了更遠間隔的量子保密通信，我們除了繼承建樹地面光纖網(wǎng)絡以外，還需要借助天上的多個航行器，實現(xiàn)包圍光纖無法達到區(qū)域的量子密鑰分派。