量子計算機來了，危機也來了，如何才能阻擋量子計算機的攻擊？

科學家發現了一種新方法來保護數據免受量子計算機的攻擊。正如科學家發表在《新物理學》期刊上的那樣，隨着量子計算機的興起，我們不能再排除量子計算機將變得如此強大，以至於可以打破現有密碼學的可能性。單一的光粒子已經被用來保護數據，但每個光子傳輸一位的速度很慢。Pepjn Pinkse領導了這項實驗，將傳輸速度提高到每光子7比特，而且計算機使用密碼學來保護通信安全。

例如，你的手機和銀行之間轉賬的通信必須是安全的，以防止犯罪分子篡改信息並告訴銀行將錢轉賬到不同的銀行賬戶。從理論上講，量子計算機可以打破現有的密碼學。但直到現在，量子計算機可以做任何快速經典計算機做不到的事情的證明是傑出的，這一點我們稱之爲“量子霸權”。此前谷歌在《自然》期刊上發表論文聲稱這是“量子霸權”的實驗證明，儘管其計算沒有實際用途。

然而，我們不能再排除量子計算機將變得如此強大，以至於它們能打破現有密碼學的可能性。因爲有一些已知的量子算法打破了當今最常用的密碼學方法。幸運的是，量子技術也提供瞭解決方案。利用量子密鑰分發(QKD)，可以在發送者和接收者之間安全地建立秘密密鑰，這不是科幻小說。商業QKD系統可從幾個供應商處獲得，並且已經部署了基於空間的版本。

標準的QKD系統使用單一的光粒子處於兩種可能的狀態之一，例如水平或垂直偏振。這將傳輸限制爲每個光子一位，在某種意義上，光子被編碼成只有兩個字母的字母表：a和b。科學家現在用一千多個字母增加了這個數字。這增加了對噪聲的抵抗力，並潛在地提高了數據速率。通過在10^24個使用過的光子的可能位置，對量子信息進行編碼來實現這一點。

爲了讓攻擊者很難看到發送的內容，會在兩個不同的字母表之間隨機切換編碼。領導這項實驗的Pepjn Pinkse解釋說：這就像試圖猜測兩個會議室裡在說什麼。一個房間的會議語言是中文，另一個房間的會議語言是荷蘭語，但你在進入之前並不知道。如果一個說荷蘭語的人選擇了中文房間，他什麼都不懂，儘管對於一個說中文的人來說，講說是非常清楚的。

在該方法中，發送者使用兩種語言，並在它們之間隨機切換。此外，接收者還可以在以一種語言或另一種語言收聽之間進行切換。只有在語言一致的情況下，才能傳達有用的信息。同時聽兩種語言是物理學基本定律所禁止的。研究人員將這項技術與非常微弱的光、視頻投影儀芯片和現代單光子探測相機一起使用，證明了它們可以在每個光子上傳輸多達7個安全比特。

博科園｜研究/來自：特文特大學

參考期刊《新物理學》

DOI: 10.1088/1367-2630/ab5cbe