新方法分发量子密码更简单并有望降低成本
时间:2017-12-08

   新​​方法分配量子密码学最简单的方法是降低成本

  美国国家标准与技术研究院最近表示,他们正在寻找新的方法来分配量子密码字符串或密码,这些字符串或密码更简单,并且希望具有成本效益。尽管新方法通过减少单光子探测器的数量将密码传输速率降低了一半,但基于新方法的量子密码系统仍然能够以宽带传输速度运行。在实验量子网络中,研究人员利用该系统实现了网络视频信号的实时加密和解密。

  在量子密码系统中,系统一端的偏振光子发射器(或发射器)在计算机控制下发射顺序偏振的光子,并通过量子通道将其发射到系统另一端的偏振光子接收器。接收器转换测量并记录光子的偏振特性,即光子电场的方向。通常,最典型的偏振光基光子接收器需要四对或两对单光子探测器,每个探测器的成本在$ 5,000到$ 20,000之间。一对探测器用于记录光子的水平​​和垂直极化,分别表示为0和1;另一对探测器用于记录东北和西北斜交的极化光子,分别表示为0和1。

  在这种新方法下,由唐晓博士领导的研究小组设计了一个光学组件,将极化的倾斜极化光子的偏振旋转45度,并将它们延迟一段时间,使得交叉极化的能量光子探测器水平和垂直偏振的光子,接收它的信号并存储下一个时间间隔,与水平和垂直偏振光子的信号完全不同。这样,用一对探测器完成原来需要两对探测器才能完成的极化光子探测,量子密码分配系统把探测器数量减少一半,也就是要在四个探测器中使用程序减少到只有两个,或者在程序中使用两个探测器减少到只有一个。最近,该团队进一步将检测器的数量减少到只有一个,从而简化和减少了基于检测偏振光子的量子密码系统的成本。

  虽然理论量子密码系统可以根据物理基本规律传输绝对安全的密码,但光子探测器的不完善性可能会削弱系统在实际系统中的安全性。例如,光子探测器具有称为死亡的固有问题。表现为检测器在记录光子后暂时停止工作,从而丢失了随后的光子,导致光子码的非随机状态。另外,检测器与检测器之间的内在性能差异也会导致检测光子的随机性下降,从而影响其安全性。然而,研究小组提出的量子密码系统只使用一个探测器就可以避免上述问题,保证量子密码分配系统的安全性和实用性。