中国通过视频通话演示量子加密

中国研究人员已经完成了量子密钥分发的实际演示，表明在两个位置之间以高度安全的方式加密和发送数据是可能的。

公告证明了中国花了10多年时间构建的光纤卫星量子通信网络可以生成和分发用于现实世界的加密密钥。这些密钥将使黑客无法穿透通信至少在原则上是这样．

“这是一次壮观的演示，”他说查尔斯•克拉克他是马里兰大学联合量子研究所的研究员。“这是第一次在视频会议应用程序中使用量子密钥加密进行远程通信。”

在周五的演示中，由物理学家潘建伟领导的中国科学院团队从计算机中生成了一个安全密钥一颗名为墨子号的量子卫星于2016年8月推出。这颗卫星上有特殊的设备，可以产生叠加态悬浮的光子，这种光的单个粒子的特殊性质可以用来产生随机的比特序列。

然后，这串比特作为一种秘密代码，双方可以通过一种称为“加密”的方案对消息进行加密和解密一次性垫．这种系统的主要安全优势在于，量子力学的原理使外人不可能在不修改信息的情况下读取信息。“量子通信本身提供了一种无条件安全密钥交换的方式，”潘说。

量子加密一直是一种诱人的理论可能性，但在国际范围内执行密钥分发需要大量投资。中国已经建造了5个地面站与墨子号通信。它们连接着一条2000公里长的公路光纤主干往返北京和上海(2016年竣工)。它们一起形成世界上第一个空间-地面量子网络。

墨子号卫星经过中国和奥地利时的路径。图片来源:中国科学院

在演示过程中，潘建伟的团队首先在兴隆的一个地面站和墨子号卫星之间建立了连接，并生成了一个安全密钥，当时墨子号卫星从地球上空经过，轨道距离地球约500公里。从兴隆，钥匙通过光纤传到了中国科学院所在地北京。

接下来，中国团队等待墨子号经过维也纳，他们在奥地利科学院的合作者也在等待从卫星上获得密钥。然后，有了这些密钥，这些小组发起了一个视频会议，并使用这些密钥通过标准VPN协议加密视频数据。

克拉克说:“这是一个重要的证明，事实上，你可以使用量子密码学在地球上的两点之间进行通信。”

视频通话持续了大约半个小时。潘石屹说，在北京的中国科学院白春礼院长在电话开始时问候了维也纳的奥地利科学院院长Anton Zeilinger，两人谈到了未来的合作。“视频质量非常好，”潘补充道。

在这些早期阶段，量子密钥可能会首先用于保护极其敏感和关键的数据。量子网络的带宽仍然有限，数据速率相对较慢。潘建伟说，密钥在墨子号和兴隆站之间以每轨道200kb的速度传输，在卫星和维也纳地面站之间以每轨道50kb的速度传输。与兴隆的密钥交换的实时分发发生在5 kB/s。

量子加密通过使用一次性加密板，依赖于一种完全不同的策略公钥密码术，即发送方使用一串公共数字来加密消息，接收方使用一串私有数字来解密消息。在公钥密码学中，每个字符串都是通过复杂的算法生成的量子计算机破解因此，为了长期的数据安全，需要更强的加密方法。

中国计划在未来与意大利、德国、俄罗斯和新加坡进行量子通信能力的演示。