18新利最新登入量子密码学是如何工作的

隐私敏感信息交流时极为重要,人类发明了一些不寻常的方式来编码他们的谈话。18luck手机登录例如,在第二次世界大战纳粹创建了一个笨重的机器称为谜就像一台打字机。这台机器创造了一个最困难的密码(编码消息)的运用。

即使在波兰抵抗战士了仿冒品的机器——配有说明谜——解码消息工作仍然是一个常数争取盟友[来源:18新利最新登入剑桥大学]。密码被破译,然而,恩尼格玛密码机的秘密取得了非常有帮助,许多18新利最新登入历史学家认为破坏的代码作为一个重要的因素在战争中盟军的胜利。

恩尼格玛密码机是用于叫什么密码学。这是编码的过程(密码学)和解码(密码分析学)(18luck手机登录称为信息或消息明文)。所有的这些过程是密码学相结合。直到1990年代,密码学是基于算法——一个数学过程或过程。这些算法结合使用关键位的集合(通常是数字)。没有适当的关键,这几乎是不可能破解一个编码信息,即使你知道算法使用。

键用于密码学有无限的可能。不过只有两种被广泛使用的方法,使用密钥:公钥密码学和秘钥密码术。在这两种方法(在所有密码术),发送方(A)被称为爱丽丝。B点被称为鲍勃。

在公钥密码学(PKC)方法,用户选择两个相互关联的键。他让人想送他一个消息知道如何编码使用的一个关键。18新利最新登入他使这个关键。的另一个关键他总是自言自语。通过这种方式,任何人都可以给用户一个编码信息,但是只有编码信息的接受者知道如何解码。18新利最新登入甚至人发送消息不知道代码的用户使用解码。

PKC常被比作一个邮箱,使用两个键。一打开邮箱的前面,让任何一个有存放邮件的关键。但只有收件人邮箱的后面的关键所在,只允许他来检索消息。

另一个常用的传统的密码学方法是秘钥密码术(SKC)。在这种方法中,只使用一个关键,鲍勃和爱丽丝。相同的密钥用于编码和解码明文。甚至算法中使用的编码和解码过程可以宣布在一个无担保渠道。仍未裂开的,只要关键的代码使用仍是秘密。

SKC喂养一条消息到一个特殊的类似邮箱磨在一起的关键。任何人都可以达到内部和获取密码,但没有钥匙,他无法破译。相同的密钥用于编码消息也是唯一一个能够解码,分离的关键信息。

传统密码学无疑是聪明,但正如所有编码方法在破译密码的历史上,它被淘汰。找出为什么在下一页。

秘密密钥和公钥密码学的方法有独特的缺陷。奇怪的是,可以使用量子物理学解决或扩大这些缺陷。

公钥密码学的问题是它的惊人的大小的基础上创建的数字键和组合算法用于编码消息。这些数字可以达到不可思议的地步。更重要的是,他们可以为了理解每个输出数据,您还需要了解其他一些。这意味着,一个128位的密钥,向上可以达到使用的可能的数字10³⁸权力[来源:达特茅斯学院]。这是很多可能的数字正确的组合的关键。

现代密码学中使用的密钥是如此之大,事实上,十亿台电脑工作与每个处理每秒十亿次计算仍需要一万亿年明确裂缝的关键[来源:达特茅斯学院]。现在这不是一个问题,但它很快就会。当前的计算机将在不久的将来取代量子计算机利用的特性物理规模非常小的量子。因为他们可以在量子层面上,预计这些计算机能够执行计算和操作速度现在没有电脑在使用中可能实现。的代码需要一万亿年的时间去打破传统的电脑可能在更少的时间与量子计算机不被破解。这意味着秘钥密码术(SKC)似乎在未来转移密码的首选方式。

但是SKC有它自身的问题。SKC的主要问题是如何将两个用户同意使用什么样的秘密密钥。18新利最新登入如果你住在隔壁的人与你交换机密信息,这不是一个问题。18luck手机登录所有你要做的就是满足人,同意的一个关键。但是如果你住在另一个国家吗?当然,你仍然可以满足,但如果你的关键是妥协,那么你将不得不一次又一次的满足。

可以发送一条消息关于关键用户想使用,但不应该消息进行编码,吗?如何用户18新利最新登入同意使用什么秘密密钥对信息进行编码原始消息密钥用于什么?秘钥密码术的问题是,几乎总是一个地方有一个多余的第三方倾听和获得信息的用户不希望那个人。18luck手机登录这就是在密码学密钥分发问题。

密码学的挑战之一:保持不必要的政党——或者窃听者——从学习的敏感信息。18luck手机登录毕竟,如果是好的给任何人听,就不需要对消息进行加密。

量子物理学提供了解决该问题的一个方法。利用物质的不可预测性在量子层面,物理学家们发现在密钥交换信息的一种方式。18luck手机登录上来,我们会找出量子物理学密码学发生了革命性变化。18新利最新登入但首先,有点光子。

光子是一些相当神奇的粒子。他们没有质量,他们最小的措施光,他们可以存在于所有的可能状态,称为波函数。这意味着任何方向一个光子自旋——说,对角线,垂直和水平——它一次。光在这种状态下非偏振的。这是一模一样,如果你是不断移动的东,西,北,南,上下同时。令人难以置信?你的赌注。不过不要让这把你扔了;即使是量子物理学家也面临着波函数的影响。

量子物理学的基础是不可预测的因素。这种不可预测性是定义的海森堡的不确定性原理。这一原则说,从本质上讲,是不可能知道一个对象的位置和速度,在同一时间。

但当处理光子加密,海森堡的原则可用于我们的优势。创建一个光子,量子密码使用发光二极管发光二极管,非偏振光的来源。发光二极管有能力创造一个光子,这是一连串的光子可以创建,而不是野生破裂。18新利最新登入通过使用偏振过滤器,我们可以强迫光子一个国家或另一个,或者极化它。如果我们使用一个垂直偏振滤光镜坐落在一个领导,我们可以极化光子出现:不吸收的光子将出现在另一边垂直旋转(|)。

的光子是一旦他们极化,他们又不能准确测量,除了一个过滤器,最初的电流自旋。如果一个光子通过一个对角线与垂直旋转测量过滤器,光子不会通过过滤器或过滤会影响光子的行为,使其对角自旋。从这个意义上说,光子的偏振信息丢失,因18luck手机登录此,也是任何信息附加到光子的自旋。

那么如18新利最新登入何将信息附加到一个光子的自旋?18luck手机登录这是量子密码学的本质。阅读下一页找出量子密码学是如何工作的。18新利最新登入

量子密码学使用光子传输的关键。一旦传播的关键,编码和编码使用正常的接收方法。但一个光18新利最新登入子如何成为一个钥匙吗?18新利最新登入你如何将信息附加到一个光子的自旋?18luck手机登录

这就是二进制代码发挥作用了。每种类型的光子的自旋是一条信息,通常1或0,二进制代码。18luck手机登录这段代码使用1和0的字符串创建一个连贯的信息。例如,11100100110可以用h-e-l-l-o对应。所以一个二进制代码可以分配给每个光子——例如,一个有一个的光子垂直旋转(|)可以分配一个1。爱丽丝可以发送她的光子通过随机选择的过滤器和记录每个光子的极化。她会知道光子偏振鲍勃应该接受。

当爱丽丝发送鲍勃她使用一个光子领导,她会随机极化通过X或+过滤器,以便每个偏振光子有四种可能的状态:(|)、(,)、(/)或()【来源:维托里奥]。Bob接收到这些光子,他决定来衡量每个与他+或X过滤器,他不能两个过滤器一起使用。记住,鲍勃不知道使用什么滤波器对于每一个光子,他为每一个猜测。整个传输后,鲍勃和爱丽丝有个没有讨论传播。

这个对话可以公开的原因是这样的。鲍勃打电话给爱丽丝,告诉她这过滤他用于每一个光子,她告诉他究竟是正确的还是不正确的过滤器使用。他们的谈话听起来有点像这样:

自从鲍勃不是说他的测量——只有过滤器的类型,他使用第三方在听他们的谈话不能确定实际的光子序列。

这是一个例子。说爱丽丝发送一个光子(/)和鲍勃说他用+过滤测量它。爱丽丝会说“不正确的”鲍勃。但如果鲍勃说他使用X滤波器测量特定的光子,爱丽丝会说“正确”。A person listening will only know that that particular photon could be either a ( / ) or a ( ), but not which one definitively. Bob will know that his measurements are correct, because a (--) photon traveling through a + filter will remain polarized as a (--) photon after it passes through the filter.

奇怪的谈话之后,爱丽丝和鲍勃都扔了鲍勃的结果不正确的猜测。这使得Alice和Bob极化质子的相同的字符串。我看起来有点像这个:- / | | | /——| | |——/ |…等等。爱丽丝和鲍勃,这是一个毫无意义的字符串的光子。但是一旦应用二进制代码,光子成为消息。爱丽丝和鲍勃同意二进制的作业,可以说1光子偏振()和(-)和0光子偏振(/)和(|)。

这意味着他们的一系列光子现在看起来是这样的:11110000011110001010。这反过来可以翻译成英语,西班牙语,纳瓦霍人,质数或其他鲍勃和爱丽丝使用代码中使用的密钥加密。

量子密码术的目的是阻止第三方试图窃听加密的消息。在密码学中,一个偷听者被称为夏娃。

在现代密码学,夏娃(E)被动拦截爱丽丝和鲍勃的加密消息——她可以得到她的手加密信息和解码工作没有爱丽丝和鲍勃知道她有他们的信息。夜可以以不同的方式做到这一点,等窃听鲍勃和爱丽丝的电话或阅读他们的安全电子邮件。

量子密码学是第一密码学防范被动拦截。既然我们不能衡量一个光子,而不影响其行为,海森堡的不确定性原理出现夏娃使自己偷听测量。

这是一个例子。如果爱丽丝发送鲍勃一系列极化光子,和夏娃已经建立了自己的一个过滤器拦截的光子,夏娃是在同一条船上鲍勃:既不知道什么是光子的偏振爱丽丝发送。像鲍勃,夜只能猜测哪些过滤器方向(例如X过滤器或a +过滤器)她应该使用测量光子。

夜后测量了光子通过随机选择过滤器来确定自旋,她会通过他们的Bob使用她自己的领导与对齐她选择一组滤波器测量原光子。她来掩盖她的存在,她拦截光子信息。但由于海森堡测不准原理,夏娃的存在会被检测到。通过测量光子,夜不可避免地改变了其中的一些。

说爱丽丝送给鲍勃一个光子(——)自旋极化,和夏娃拦截光子。但夜不正确选择使用X过滤测量光子。如果Bob随机(正确地)选择使用+过滤测量原光子,他会找到它的偏振(/)或()的位置。鲍勃会相信他选择错误,直到他和爱丽丝谈话关于过滤器的选择。

毕竟光子接收的鲍勃,他和爱丽丝有他们讨论偏振过滤器用于确定,如果夜截获消息会出现差异。的例子(——)光子Alice发送,鲍勃会告诉她,他使用+过滤器。爱丽丝会告诉他这是正确的,但是鲍勃就知道光子他收到没有测量(-)或(|)。由于这种差异,爱丽丝和鲍勃将知道他们的光子被第三方测量,谁无意中改变它。

爱丽丝和鲍勃讨论一些可以进一步保护传输的完全正确的结果后,他们放弃了不正确的测量。这被称为奇偶校验。如果选择的例子鲍勃的测量都是正确的,这意味着对爱丽丝的光子传输光子和鲍勃的接收所有匹配,那么他们的信息是安全的。

鲍勃和爱丽丝可以抛弃这些讨论测量和使用剩下的秘密测量的关键。如果发现有不符之处,他们应该发生在50%的奇偶校验检查。因为夏娃将改变了大约25%的光子通过她的测量,鲍勃和爱丽丝可以减少夜有剩余的正确信息的可能性降至一百万分之一的概率进行20[来源:奇偶校验检查18luck手机登录维托里奥]。

在下一节中,我们将看看量子密码学的一些问题。

尽管所有的安全提供了量子密码术也有一些根本的缺陷。其中最主要的缺陷是系统的长度将工作:它太短了。

原始量子密码系统建于1989年查尔斯•贝内特Gilles臂章和约翰·斯莫林,派了一个关键的距离36厘米【消息来源:科技美国】。从那时起,新的模型已经达到150公里(约93英里)的距离。但这仍远低于所需的距离要求与现代传播信息18luck手机登录电脑和通信系统。

为什么量子密码学的长度太短是因为干扰能力。光子的自旋可以改变其他粒子反射,所以收到的时候,它可能不再是极化原本要的方式。这意味着,5月1日通过的概率是0,这个因素在量子物理学。作为一个光子的距离必须旅行携带它的二进制消息增加,所以,也是机会,满足其他粒子,会受到他们的影响。

一群奥地利研究人员可能已经解决了这个问题。这个团队使用爱因斯坦所说的“鬼魅般的超距作用。“这是基于观察量子物理纠缠的光子。在量子层面,光子可以来依靠彼此经历一些粒子反应后,和他们的国家成为纠缠。这并不意味着这两个光子纠缠物理连接,但他们成为连接,物理学家还是不明白。在纠缠双,每个光子的自旋相反其他——例如,(/)和()。如果一个测量的旋转,旋转可以推导出其他的。有什么奇怪的(或“幽灵”)的纠缠对他们仍然纠缠,甚至当他们相隔一段距离。

奥地利团队把一个光子从一对纠缠的光纤电缆的两端。当一个光子在一个极化测量,其纠缠对应了相反的极化,即极化光子将可以预测。它传播信息的纠缠。18luck手机登录这可以解决量子密码学的距离问题,因为现在有一个方法来帮助预测纠缠光子的行为。

即使它是存在几年,到目前为止,量子密码可能已经破裂。来自麻省理工学院的一组研究人员利用纠缠的另一个属性。在这种形式,两种状态的单个光子成为相关,而不是两个独立的光子的特性。通过相互纠缠的光子团队拦截,他们能够衡量一个属性的光子和猜出个八九测量另一个属性——和它的自旋。通过测量光子的自旋,他们能够识别它的方向,而不影响它。所以光子的前往它的接收者不明白。

麻省理工学院研究人员承认他们的窃听方法不能容纳其他系统,但是,更多的研究,可以完善。希望,量子密码学能够保持领先一步继续推进解码方法。

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