science >> Wetenschap >  >> Fysica

Meetapparaatonafhankelijke kwantumcommunicatie zonder encryptie

Illustratie van het MDI-QSDC-protocol. Krediet:©Science China Press

Quantum beveiligde directe communicatie verzendt geheime informatie rechtstreeks zonder codering. Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van prof. Gui-Lu Long van de Tsinghua University stelde een meet- en apparaatonafhankelijk kwantumveilig direct communicatieprotocol voor met behulp van Einstein-Podolsky-Rosen-paren. Dit protocol elimineert alle mazen met betrekking tot meetapparatuur, die een belangrijk obstakel oplost in praktische kwantumveilige directe communicatie. Het protocol heeft ook een grotere communicatieafstand, en een hoge communicatiecapaciteit.

Vertrouwelijke communicatie is essentieel in de moderne samenleving. Quantum beveiligde directe communicatie is een nieuw soort beveiligde communicatie zonder codering. In een klassieke beveiligde communicatie, de afzender en de ontvanger moeten vooraf een geheime sleutel delen. Vervolgens wordt een bericht in platte tekst gecodeerd in cijfertekst en via een klassiek kanaal naar de ontvanger gestuurd. De cijfertekst wordt vervolgens door de ontvanger gedecodeerd tot leesbare tekst om de communicatie te voltooien. In deze structuur, er zijn drie mogelijke mazen in de beveiliging:(1) verlies van de sleutel tijdens het distributieproces; (2) verlies van de sleutel bij opslag en beheer; (3) onderschepping van de cijfertekst door Eva voor latere cryptanalyse. Met de ontwikkeling van supercomputers en kwantumcomputers, deze bedreigingen worden steeds ernstiger.

Quantumcommunicatie beveiligd door kwantumfysica-principes is een belangrijk schema om deze aanvallen te weerstaan. Quantum Secure Direct Communication (QSDC) is een uniek type beveiligde communicatie waarvoor geen sleuteldistributie of sleutelopslag en -beheer vereist is, en gebruikt geen cijfertekst. Het elimineert efficiënt de drie mazen in de klassieke beveiligde communicatie.

Het belangrijkste probleem van praktische QSDC is dat apparaten die in praktische kwantumcommunicatiesystemen worden gebruikt, enkele gebreken hebben, en deze onvolkomenheden, vooral defecten in de meetapparatuur, kan leiden tot het lekken van informatie en de veiligheid van praktische QSDC beïnvloeden. Onlangs, een onderzoeksteam onder leiding van prof. Gui-Lu Long van de Tsinghua University stelde een meet- en apparaatonafhankelijk (MDI) QSDC-protocol voor met behulp van Einstein-Podolsky-Rosen-paren. Dit protocol elimineert alle mazen met betrekking tot meetapparatuur, het overwinnen van een belangrijk obstakel van praktische QSDC. Aanvullend, de MDI-QSDC werkt over lange afstanden en heeft een hoge communicatiecapaciteit.