1992年,貝內(nèi)特又提出一種更簡(jiǎn)單,但效率減半的方案,即B92方案。量子密碼術(shù)并不用于傳輸密文,而是用于建立、傳輸密碼本。根據(jù)量子力學(xué)的不確定性原理以及量子不可克隆定理,任何竊聽(tīng)者的存在都會(huì)被發(fā)現(xiàn),從而保證密碼本的絕對(duì)安全,也就保證了加密信息的絕對(duì)安全。最初的量子密碼通信利用的都是光子的偏振特性,目前主流的實(shí)驗(yàn)方案則用光子的相位特性進(jìn)行編碼。目前,在量子密碼術(shù)實(shí)驗(yàn)研究上進(jìn)展最快的國(guó)家為英國(guó)、瑞士和美國(guó)、中國(guó)。英國(guó)國(guó)防研究部于1993年首先在光纖中實(shí)現(xiàn)了基于BB84方案的相位編碼量子密鑰分發(fā),光纖傳輸長(zhǎng)度為10公里。這項(xiàng)研究后來(lái)轉(zhuǎn)到英國(guó)通訊實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,到1995年,經(jīng)多方改進(jìn),在30公里長(zhǎng)的光纖傳輸中成功實(shí)現(xiàn)了量子密鑰分發(fā)。與偏振編碼相比,相位編碼的好處是對(duì)光的偏振態(tài)要求不那么苛刻。在長(zhǎng)距離的光纖傳輸中,光的偏振性會(huì)退化,造成誤碼率的增加。然而,瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)1993年基于BB84方案的偏振編碼方案,在1.1公里長(zhǎng)的光纖中傳輸1.3微米波長(zhǎng)的光子,誤碼率僅為0.54%,并于1995年在日內(nèi)瓦湖底鋪設(shè)的23公里長(zhǎng)民用光通信光纜中進(jìn)行了實(shí)地表演,誤碼率為3.4%。1997年,他們利用法拉第鏡消除了光纖中的雙折射等影響因素,使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性和使用的方便性大大提高,被稱為“即插即用”的量子密碼方案。美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室,創(chuàng)造了目前光纖中量子密碼通信距離的新紀(jì)錄。他們采用類似英國(guó)的實(shí)驗(yàn)裝置,通過(guò)先進(jìn)的電子手段,以B92方案成功地在長(zhǎng)達(dá)48公里的地下光纜中傳送量子密鑰,同時(shí)他們?cè)谧杂煽臻g里也獲得了成功。1999年,瑞典和日本合作,在光纖中成功地進(jìn)行了40公里的量子密碼通信實(shí)驗(yàn)。在中國(guó),中科院物理所于1995年以BB84方案在國(guó)內(nèi)首次做了演示性實(shí)驗(yàn),華東師范大學(xué)用B92方案做了實(shí)驗(yàn),但也是在距離較短的自由空間里進(jìn)行的。1997年,中國(guó)科大潘建偉在世界上首次成功地實(shí)現(xiàn)了量子態(tài)隱形傳送。2000年,中科院物理所與研究生院合作,在850納米的單模光纖中完成了1.1公里的量子密碼通信演示性實(shí)驗(yàn)。2003年中國(guó)科大潘建偉在世界上首次成功實(shí)現(xiàn)了自由量子態(tài)隱形傳輸以及糾纏交換;首次實(shí)現(xiàn)了未來(lái)長(zhǎng)程量子通訊的關(guān)鍵器件——糾纏態(tài)等很多理論和實(shí)踐上的突破,在多光子糾纏操縱方面在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。2005年底,中國(guó)科大郭光燦等在國(guó)際上首次解決了量子密鑰分配過(guò)程的穩(wěn)定性問(wèn)題,經(jīng)由實(shí)際通信光路實(shí)現(xiàn)了125公里單向量子密鑰分配,成為迄今國(guó)際上公開(kāi)報(bào)道的最長(zhǎng)距離的實(shí)用光纖量子密碼系統(tǒng)。
量子力學(xué)的研究進(jìn)展導(dǎo)致了新興交叉學(xué)科——量子信息學(xué)的誕生,為信息科學(xué)展示了美好的前景。人類在20世紀(jì)能夠精確地操控航天飛機(jī)和搬動(dòng)單個(gè)原子,但卻未能掌握操控量子態(tài)的有效方法。在21世紀(jì),人類應(yīng)積極致力于量子技術(shù)的開(kāi)發(fā),推動(dòng)科學(xué)和技術(shù)更迅速地發(fā)展。
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