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通信科技的一大飞跃!让人不得不服的量子通信技术!

最近频频登上头条的量子通信到底是个什么高科技?这个新技术有什么应用前景?看完本文,这些疑惑将迎刃而解。

孙子曰:“知彼知已,百战不殆。”现代战争是信息化支配下的高科技战争,谁掌握了战场信息,谁就掌握了战争主动权。密码通信作为军事通信中的组成部分,在现代战争中扮演着重要角色。

一、著名密码破译工作

在第二次世界大战期间,德军启用了一种新型的密码机——恩尼格码机,它可以产生8万亿个不重复的密码字母,被德军称为牢不可破的密码机。为了破解德军的密码系统,英国组织了一批数学家、工程师和一万多名志愿者从事破译工作。这些人中,包括了后来在计算机界享有盛名的艾伦•麦席森•图灵(Alan Mathison Turing)。在破译德军密码的过程中,图灵根据他天才的设想,先后研制出两代译码机,第一代大部分由继电器组成,第二代则全部由电子管组成,包括 1 500多个电子管。第一代译码机在保卫伦敦的空战中使英国空军占得先机,令德国轰炸机损失惨重。第二代译码机被称为“巨人”,先后破译了48 000多份机密文件,平均每小时破译超过11份机密情报。在德军发动的“海狼”行动中,英军一举击沉德军600多艘舰艇。在诺曼底登陆等一系列战役中,“巨人”破译的情报为战争提供了重要支持,甚至有人认为,“巨人”的参战改变了战争进程。

二、经典加密技术

由上所述,我们看到密码通信在战争中的重要性。那么,加密技术是如何实现的呢?最基本的方法有两种:一种是换位加密法,一种是替换加密法。换位加密法就是依照某种特定的规则重新排列明文,即打乱明文字母原来的顺序。例如:明文为

“A BIRD CAN FLY”

此明文经过简单的换位后,得到密文为

“YLF NAC DRIB A”

替换加密法是用其他的字母或符号去代替明文中相应字母。先要按照一定的规则,创建一个密码表,在发送时,把每个字母用相应的字母或符号代替,即得到密文。历史上著名的凯撒密码就是把每个字母用它后面的第3个字母代替得到。例如: A用D代替,B用E代替,X用A代替等。

三、量子加密技术

加密和解密是一对矛和盾。无论加密技术多么先进,在原理上总存在着漏洞,给破译者留下一定的操作空间。那么有没有一种加密方法能够实现原理上的无漏洞,使得破译者无法解密呢?数学家们经过论证,提出只有“一次一密”的方法才能确保无法破译。然而正所谓知易行难,只有在量子通信技术发展起来以后,“一次一密”的方法才得以实现,量子通信也正是靠“一次一密”的绝技才得到了绝对安全可靠的通信保障。

这种方案也叫量子隐形传态,是将甲地的某一粒子的未知量子态,瞬间转移给乙地的另一个粒子。但量子隐形传态目前处于实验室阶段,在实际的量子通信中尚未有成功实现的报道。另一种应用最广、发展势头正猛的是间接通信方案,也称为量子密钥分发方案。它有两个信道:一个是经典信道,使用普通的有线或无线方法发送密文;另一个是量子信道,专门用于产生密钥。每发送一次信息,通信双方都要重新生成新的密钥,即每次加密的密钥都不一样,实现了报文发送的“一次一密”,并且在密钥发送的过程中还可以检测有无侦听者,所以它可以在原理上实现绝对安全可靠的通信。

量子通信是目前量子物理与信息科学的研究热点。可以预见,随着技术的发展和人们对于信息安全的日益重视,它的应用会越来越广,并在某些领域取代传统的保密通信。与此同时,我们也要对它的发展持客观理性的态度。只要我们理解了量子通信的工作原理和技术特点,就会对它的应用价值和未来发展趋势作出正确的判断。

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  • 原文链接https://kuaibao.qq.com/s/20190817A0AMX300?refer=cp_1026
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