近日，Advanced Science News 專題報道了實驗室張詩按研究小組在《AdvancedQuantum Technology》期刊發(fā)表的新混合型量子—經(jīng)典加密的研究成果：Compressed 3D image information and communication security。

無論對于個人、企業(yè)或者國家安全而言，信息與通訊安全對于信息傳遞都是至關重要的，這使得信息與通訊安全技術成為21世紀最基本的研究方向。

隨著信息與通訊安全要求的不斷提高，混合型量子—經(jīng)典加密方法被認為是保護信息安全的最有效策略。但是，一方面由于光纖中光子損失和探測器低工作效率，另一方面量子密鑰需求量大而且量子密鑰分發(fā)QKD產(chǎn)生速率低，這極大限制了信息傳輸?shù)膸?，傳輸距離通常只有數(shù)百公里。目前，一些后加密方案可以提高信息傳輸帶寬，但是由于信息、密鑰和簽名量大，很容易受到攻擊。

針對這個關鍵科學問題，實驗室張詩按研究小組打破當下傳統(tǒng)思想的束縛，發(fā)展了一種新混合型量子—經(jīng)典結合的加密方案。這種新加密方案結合了量子密鑰分發(fā)（QKD）與壓縮感知算法，用QKD產(chǎn)生量子密鑰加密并解密壓縮的三維（X-Y-T）圖像信息。由于數(shù)據(jù)壓縮，在信息傳輸過程中只需要少量量子密鑰。同時，壓縮感知加密算法具有很好魯棒性和容錯性。這些都可以使信息傳輸帶寬大大增加，不論是在量子信道上還是經(jīng)典信道上。另外，該新混合型加密算法對實時評估信息傳輸安全具有極大的促進作用。

正如作者陳述：由于傳輸?shù)男畔踩梢员槐ＷC和信息帶寬被大大的提高，這項研究可以把混合型量子—經(jīng)典結合加密算法提到一個新臺階，也可以促進信息與通訊安全技術的實際應用。

圖1 上圖：壓縮三維數(shù)據(jù)安全傳輸實驗方案設計，加密信息與解密信息通過壓縮感知算法實現(xiàn)，加密后的信息通過光纖傳輸。下圖：法拉第-邁克爾遜量子密鑰分發(fā)QKD系統(tǒng)，其中Q-Laser：量子激光器；S-Laser：同步激光器; Att：衰減片; IM：強調(diào)調(diào)制器; FMI：法拉第-邁克爾遜干涉儀; PM：相位調(diào)制器；FM：法拉第鏡; BS：分束片; Mt：監(jiān)視器; CIR：光學循環(huán)器; DWDM：密集波分多路復用器; APD：雪崩二極管; SPD：單光子探測器。