量子方案可实现潜艇安全通信

潜艇非常擅长规避侦测。当它们潜入水下时,其隐蔽程度极高,以至于它们很难与提供命令和信息的海军基地保持联系,也很难将信息回传给基地。但一种新的量子通信解决方案可能会改变这一切,使潜艇能够通过交换加密密钥和消息,利用卫星进行激光脉冲通信

目前,潜艇使用随机代码或“密钥”来加密消息。这些密钥是在潜艇和通信基地之间提前建立的,每个代码只使用一次,这样敌人就无法破解代码并用于解密未来的通信。

但这存在问题。首先,后勤工作非常麻烦。一艘要执行长期任务的潜艇必须携带大量密钥,如果潜艇被俘,这些密钥可能会落入敌手。此外,即使有大量的安全密钥,潜艇和基地之间的通信速度也极其缓慢。为了穿透水体,发射器必须使用极低频的无线电波。这些无线电波每秒只能传输几个字符。当世界其他地方(以及战场)以高速通信时,潜艇却只能使用拨号连接。为了快速发送或接收大量信息,潜艇必须浮出水面,这会让它们暴露并处于危险之中。

但国防公司 ITT 的研究人员有一个想法。通过使用量子密钥分发,潜艇可以将密钥编码到光子中(利用光子的偏振来表示零和一),从而生成一个几乎无法破解的密钥——任何试图拦截光子的行为都会以可测量的方式干扰量子系统,从而提醒发送者和接收者有第三方在监听(这通常通过量子纠缠来实现)。

一旦建立了安全的密钥,潜艇就可以——至少在理论上——停留在水面以下几百英尺处,并通过激光将光子传输到卫星,然后卫星可以将光子反射回陆地基地。研究人员的模拟似乎表明,该系统可以在潜艇位于水线以下时,以每秒 170 兆字节的速率发送和接收数据。这相当于视频质量的数据流。

当然,首先需要弄清楚光子在水中传播时,其量子态能保持多久,因为任何干扰量子系统的偏差都会使系统不安全(且毫无意义)。然后,你需要一个能够接收和中继量子加密信号的卫星——同样,不能干扰光子的量子态。换句话说,这项技术离实战还有很长的路要走。但它有朝一日可能会将高速、安全的 डेटा传输带到目前尚不存在的深度。

《新科学家》

 

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