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最近，由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉院士及其同事張強(qiáng)、陳騰云與清華大學(xué)馬雄峰等組成的聯(lián)合研究小組，利用與美國(guó)斯坦福大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的高效低噪聲上轉(zhuǎn)換單光子探測(cè)器，在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)了測(cè)量器件無(wú)關(guān)的量子密鑰分發(fā)，成功解決了現(xiàn)實(shí)環(huán)境中單光子探測(cè)系統(tǒng)易被黑客攻擊的安全隱患，大大提高了現(xiàn)實(shí)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的安全性。
該研究成果發(fā)表在9月24日出版的國(guó)際權(quán)威物理學(xué)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》上。
實(shí)驗(yàn)裝置圖
量子密鑰分發(fā)以量子物理與信息學(xué)為基礎(chǔ)，被認(rèn)為是安全性最高的加密方式。然而，盡管量子密鑰分發(fā)在理論上具有無(wú)條件安全性，由于原始方案要求使用理想的單光子源和單光子探測(cè)器，在現(xiàn)實(shí)條件下很難實(shí)現(xiàn)，導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)可能存在各種各樣的安全隱患。隨著該研究小組2007年在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)百公里量級(jí)的誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)，成功解決了非理想單光子源帶來(lái)的安全性漏洞，探測(cè)器的不完美性成為“量子黑客”的主要攻擊點(diǎn)，國(guó)際上多個(gè)小組提出了“時(shí)間位移攻擊”、“死時(shí)間攻擊”和“強(qiáng)光致盲攻擊”等針對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的攻擊方案。雖然所有已知的量子黑客攻擊均可以通過(guò)對(duì)現(xiàn)有量子密碼系統(tǒng)的適當(dāng)改造加以防御，但在理論上安全隱患仍然存在。那么是否有一個(gè)量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)可以從根本上完美解決所有已知和未知的針對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的攻擊呢？
潘建偉小組發(fā)展了獨(dú)立激光光源的干涉技術(shù)，并與美國(guó)斯坦福大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)了國(guó)際上迄今為止最先進(jìn)的室溫通信波段單光子探測(cè)器——基于周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)的上轉(zhuǎn)換探測(cè)器，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合清華大學(xué)馬雄峰教授的理論分析，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)的安全量子密鑰分發(fā)，該實(shí)驗(yàn)先天免疫于任何針對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的攻擊，完美地解決了探測(cè)系統(tǒng)的安全隱患問(wèn)題。另外，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)兼顧采用誘騙態(tài)方案，同時(shí)保證了非理想光源系統(tǒng)的安全性。
由于該工作在實(shí)用化量子通信領(lǐng)域的重要意義，被審稿人稱贊為“該領(lǐng)域的重要貢獻(xiàn)”。同時(shí)，《物理評(píng)論快報(bào)》也以新聞發(fā)布的形式向科技界新聞媒體重點(diǎn)推介了該工作，包括美國(guó)的著名權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志，美國(guó)物理學(xué)會(huì)下屬《物理學(xué)觀點(diǎn)》欄目和英國(guó)的著名新聞刊物《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》在內(nèi)的多家歐美科技新聞媒體都對(duì)此工作進(jìn)行了專題報(bào)道。
多年來(lái)，潘建偉小組在基于光纖的城域、城際量子保密通信方面開(kāi)展了較為系統(tǒng)的前瞻性研究，取得了多項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的成果： 2007年在世界上首次實(shí)現(xiàn)百公里誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)，2008年在實(shí)現(xiàn)基于誘騙態(tài)的光纖量子通信原型系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，在合肥成功組建了世界上首個(gè)互聯(lián)互通的光量子電話網(wǎng)。上述成果被歐洲物理學(xué)會(huì)、美國(guó)物理學(xué)會(huì)、美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)、《科學(xué)》等國(guó)際學(xué)術(shù)媒體廣泛報(bào)道，標(biāo)志著我國(guó)在光纖城域、城際量子保密通信領(lǐng)域持續(xù)保持著國(guó)際領(lǐng)先地位。
上述研究得到了中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部和山東省的支持，特別是科技部973青年項(xiàng)目，中組部“青年千人”、中科院“百人計(jì)劃”和山東省量子通信公共研發(fā)平臺(tái)等項(xiàng)目的支持。
（微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室）
文章鏈接：
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v111/i13/e130502
美國(guó)物理學(xué)會(huì)新聞發(fā)布內(nèi)容：
Quantum cryptography holds promise for communication schemes that are, in theory, perfectly secure because they are protected by the fundamental laws of quantum mechanics: an eavesdropper cannot measure photons without disturbing their delicate quantum properties – and being noticed in the process. But in the last few years, hackers have exploited security loopholes to crack some of the most sophisticated quantum encryption systems. Now, two independent teams of researchers (the first based in China, the second in Canada) have implemented a new quantum encryption method that removes the most problematic link of quantum encryption schemes: weaknesses of the detectors used at the receiver end.
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本文標(biāo)題：中國(guó)科學(xué)家成功解決量子黑客隱患
地址：http://www.sdlzkt.com/a/05/20130926/288416.html
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