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美研制出单探测器量子密码分发系统

展会前线中国仪表网2008年06月11日 09:51人气:503

   《科技日报》华盛顿6月8日电 美国国家标准技术研究院日前表示,他们寻找到了更简单并有望降低成本的分发量子加密数字串或密码的新方法。虽然新方法因减少单光子探测器的数目而致使密码传输速率降低了一半,但是基于新方法的量子密码系统仍能以宽带传输速度工作。在实验性量子网路中,研究人员用该系统实现了网络视频信号的实时加密和解密传输。
  
  在量子密码分发系统中,系统一端的偏振光光子发射器(或称发送器)在计算机控制下发出序列偏振光光子,并通过量子通道传输给系统另一端的偏振光光子接收器,接收器将测量和记录光子的偏振特性既光子的电场方向。通常,最典型的基于偏振光的光子接收器需要4个即两对单光子探测器,每个探测器的价格为5千至2万美元。一对探测器用来记录水平和垂直的偏振光光子,分别用0和1代表;另一对探测器则用来记录斜相交,即东北向和西北向的偏振光光子,分别记为0和1。

  在新方法中,研究小组在汤晓博士领导下,设计出了一种光学组件,它将斜交叉的偏振光光子偏振方向旋转了45℃,再延迟一个时间间隔,使得交叉的偏振光光子能被探测水平和垂直偏振光光子的那对探测器所接收,而其讯号被储存在下一个时间间隔内,完全可以与水平和垂直偏振光光子的讯号区别开来。这样一来,采用一对探测器就能完成原来需要两对探测器才能完成的偏振光光子探测,将量子密码分发系统的探测器数目减少了一半,即在须用四个探测器的方案中减少到只用两个,或在须用两个探测器的方案中减少到只用一个。最近,该研究小组又进一步把探测器的数量减少到只用一个,从而使基于偏振光子探测的量子密码分发系统结构简化,成本降低。

  虽然根据基础物理定律,理论量子密码系统能够传输绝对安全的密码,但是在实际系统中,光子探测器的非完美性可能削弱系统的安全性。例如,光子探测器存在着称为“死时”固有问题。其表现是,探测器在记录一个光子后,瞬间停止工作,从而漏掉紧随而来的光子,导致光子密码出现非随机性的状况。此外,探测器与探测器之间与生俱来的性能差异也能致使探测光子随机性的下降,从而影响其安全性。然而,该研究小组提出的只用一个探测器的量子密码系统则能避免出现上述问题,确保量子密码分发系统在实际应用中更加安全可靠。  
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