从经典加密算法和密钥长度增加到基于纠缠量子通信。
到目前为止,我们的安全数字通信功能的原则基于密钥的加密。这包括生成一个关键适当的长度,然后用来加密数据。因为分配的关键是困难的,钥匙是重用而不是定期生成新的。
经常使用的钥匙打开了攻击的加密过程的数学方法。抵御这种攻击目前提供适当的密钥长度,所需的计算时间以来数学方法关键复苏与密钥长度成指数增加。这意味着密钥长度必须今天已经适应日益增长的计算技术的潜力。
然而,最大的危险在当前使用的密钥加密方法恢复来自量子计算机的使用。因为这方面进展迅速的发展,量子计算机能够恢复的当前和未来的密钥长度在几分之一秒很快就可以。这是可能的因为量子计算机,关键的恢复时间尺度线性密钥长度,而不是成倍增长。经典加密算法将不再是安全的,因为延长关键不会提供额外的安全性。
在这种情况下,研究已经进行了许多年的量子通信领域。重点是通过纠缠量子安全通信(以光子的形式)。这需要产生纠缠量子和发送一个接收者,而其他仍然与发件人。纠缠的量子量子具有特殊的属性是相同的。如果量子拦截在收件人,然后反馈到流操纵后,它就失去了加密的典型特性。到达接收方,可以发现操纵与量子相比由发送方持有。
量子通信的系统设计复杂electrical-optical系统。一个复杂的光学设置(半)透明的镜子需要产生纠缠光子。各种电子元件也需要控制光子源,必须经常在极短的时间尺度。
光子通常使用单光子探测器探测到。可实现的能量水平非常低,电子元件等分析需要低能量水平。此外,分析电子产品必须以极高的速度运作,分析利率GHz范围通常是必需的。
高精度的仪器也需要测量电压脉冲的到达时间的单光子探测器。各种数学方法需要恢复单个光子状态,以确保接收到的光子保持同样的状态作为其对应由发送方持有。使用复杂的信号处理器,经常设计成一个FPGA和DSP的组合。
所需的电子目前由单个组件。如果量子通信是成为标准,然而,电子元件必须在几个电路实现。工作目前开始在第一子组件,如快速模拟-数字转换器(adc)的数字分析电子由FPGA和DSP。
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电子产品/组件用于这样的量子通信,他们操作在低温条件下吗?