月度归档:2013年08月

最新最好的防御技术:量子加密技术

量子计算一直都让我们感到困惑,你需要阅读大量技术资料才可能理解这种技术。然而,量子技术可能在十年内成为现实,这将会给业界带来巨大的影响。

现在大多数加密算法(特别是公钥/私钥)可行,是因为它们所涉及的数学让常规(非量子)计算机难以解决。对于一些真正的大素数,进行加减乘除,你很快会发现这是一个非常难以解决的数学问题,即使是进行数十亿次的猜测。

如果有人能够研发出一个非常快速的计算机,或者想出一种比现在解决加密问题采用的方法快很多的方法,那么,传统加密技术将形同虚设。

量子计算机也许是解决方案,也许是一个问题,这取决于你如何看待它。

量子学是没有经过完全验证的科学

量子物理学(或者力学)是几乎经过验证的物理学领域,它解释了很多传统物理无法解释的自然现象,往往是通过重力来控制。在量子物理学中,一个非常小的粒子可以同时在两个地方,波和粒子,这是时间旅行、弦理论和其他看似遥远的概念背后的支撑学科。

与此同时,只有量子力学的存在可以解释晶体管、核磁共振成像以及电子显微镜的工作原理。如果你仔细看CD-ROM的底部,你会看到从中散发出彩色的光,这只有量子物理学可以解释。这甚至让爱因斯坦感到不知所措。尽管量子物理学一直以来没有经过100%的验证,所有用来支持它的实验都成功了,而所有用来反驳它的实验都失败了。

量子加密技术是基于量子力学,它的可行性原理基于量子的计算机,这种计算机依赖于量子的叠加和纠缠的性质。叠加意味着单个粒子在同一时间存在于其所有可能的状态中。纠缠的概念是,一旦两个粒子相互作用,随后,即使被分开,你对其中一个粒子的任何作用都会影响到另一个粒子。

量子计算机即将到来

虽然很多人(包括很多加密专家)认为量子计算几乎是不可能的,而某些公司正在开发基于光的量子计算机,现在你还可以购买基于量子的产品。目前,人们构建和演示的量子计算机是非常“简陋”的,但是,它们的创造者已经证明它们是可行的,可以作为传输机制,并且,每年都在得到改进。粒子计算机可能会非常非常快。给它们一个极其困难的数学问题,他们应该能够瞬间解决。

当完全实现时,量子计算机将能够破解现在几乎所有的加密,除了受量子密码保护的秘密。我们最好开始考虑能够抵御量子计算机的加密方法,这宜早不宜迟。

为了保护我们未来的密码,我们需要量子加密例程。可能现在最先进的加密机构(例如美国国家安全局)已经在使用量子加密。但他们使用量子加密的范围,我们不得而知。

理论上坚不可摧的解决方案

量子加密的可行性在于,如果有人试图拦截加密的内容,查看这个加密内容的行为将会改变内容。入侵者不仅无法获得加密的内容,而且授权人员会知道有人试图篡改其秘密内容。换句话说,量子加密听起来非常强大。

遗憾的是,到目前位置,量子加密的应用还十分有限。我们在等待量子计算机发展到足够成熟的水平,再将其用于实际应用,这是量子物理学之外的物理学。很多人已经证明,他们可以“破解”基于量子的秘密。

现在的加密技术还不是最薄弱的环境。现在,几乎任何优秀的黑客都可以直接进入任何一台计算机,他们不是攻击加密,而是攻击端点,然后获取所有的秘密内容。这就是说,不管这些量子理论、粒子纠缠等理论,如果你能更好地保护你的端点,这些都不会对你有所影响。

美空军投资光开关研究 可用于量子计算机与通信

中新网8月19日电 据中国国防科技信息网报道,如果研究人员能够有效地使一个光子充当开关或半导体,对于电信与计算机领域将是革命性的突破。这样的光子将被称为光开关,控制信号在光纤或集成光路中传输,能够迅速简易地切换电路

在一个光子作为晶体管的情况下,晶体管的特性仍然适用,但晶体管不仅仅限于像开关一样产生启动和停止的电子信号,同样能够借助系统实现信号的调控和放大。我们都熟悉基于硅的晶体管和半导体,但在大规模集成元件中,其调控速度较光子有较大的差距。

另一个则是电子系统处理过程中,电流从终端到终端的过程中所遇电阻问题。随着光纤的运用,较铜线而言,阻力已经大大降低。例如,信号在光纤中可以通过电子开关或电子晶体管中控制。但在光子开关中可以调制波长。单光子开光可能带来量子计算机的全新设计。

光计算能够运用于传统计算机与量子计算机,较之于其他传统计算机,将具备指数级倍数的速度优势。对于美国空军,指数增长的数据处理能力将对通信联络、目标捕捉、密码系统都是有帮助的。

目前仍存在困难需要克服,美国空军科技研究办公室(AFOSR) 已经投资一个研究小组试图让光子按与自然规律相反的方式运动。纯光学计算需要解决光粒子、光子、光子状态的制备与调制。在自然状态下,光子是难以达到要求的,甚至是相反的状态。

AFSOR支持的麻省理工学院电子实验室以及哈佛大学、维也纳技术大学发表了研究文章,验证了由单个光子控制光子开关,实现了光控光。光开关的制造不需要太多的技术,两个光镜之间的空腔作为光学谐振器主要用于产生磁场。空腔中充入经过冷却的铯原子。这种原子不会干扰反射镜中光的通过,但在光开光开启时,会发生单光子,并以不同的角度发射到铯原子中。“门光子”进到一个铯原子的一个电子以达到一个更高的能量级,从而改变了空腔的物理特性,使光线不能再通过它,这样就产生一个on / off开关。

光学计算将在能源控制方面有所提升,较电力驱动电路而言,具有功率消耗少、发热少的优势。更为有利的是量子计算中光子的叠加能力。虽然纯光学量子计算还有很长的路要走,单光子开光是一个重大的阶段成果。

法国科学家首次直接范德华力 技术可造量子计算机

法国国家科学研究中心的研究人员近日首次直接对两个原子间的范德华力进行了测量,测量中使用的技术也可用于制造在量子计算机中非常有用的量子逻辑门。

范德华力是中性原子之间通过瞬间静电相互作用而产生的弱作用力,正是这种力让大多数气体分子簇拥在一起。但是,只有当原子紧紧“依偎”在一起时,这种弱作用力才明显,所以,科学家们迄今没有直接测量到这种作用力。

现在,法国科学家使用两束激光让一对原子紧紧“依偎”在一起,并用第三束激光测量了它们之间的范德华力。在最新实验中,科学家们选择里德伯原子——一个价电子被激发到高量子态的高激发原子作为他们实验的一部分。研究人员首先朝一对里德伯原子发射两束激光,使它们紧贴在一起,随后,朝这两个原子发射第三束激光使其以特定的频率振荡,通过测量这一振荡,他们可以利用数学方法计算出这两个原子间的范德华力。

而且,科学家们通过测量基态和激发态之间的振荡发现:两个原子之间的距离对于测量范德华力非常重要。如果距离太近,其中一个原子的激发态会打垮另一个原子的激发态;如果距离太远,两个原子之间的作用力会变得太弱而无法测量。因此,科学家们使用第三束激光作为光学镊子,将两个原子之间的距离调整至最适合测量的距离。

该研究团队也强调称,用来测量范德华力的技术也能使正在振荡的原子演变到一种完全相干的状态,这意味着这一技术将有望被用来制造在量子计算机内非常有用的量子逻辑门。 (希文)