利用量子特性来保护物联网 | 智能技术

发布日期:2019-10-27 10:00
“史蒂文的原型量子锁定可以预见下一个超级安全应用”



史蒂文斯理工学院威廉姆斯图书馆(Stevens Institute of Technology's.C.Williams Library)的摄像机前,一排围观者满怀希望地站着。他们的任务是:打开一把锁,比如说,打开一个保险箱、一个银行账户或一份社会保险记录。每一位参观者都目不转睛地盯着镜头。没有什么。

随后,物理教授黄玉平大步走到了终点。



“幸运的是,”黄笑着说,“我是仅有的三个人之一,他们的脸被这个系统允许打开这把锁。”

面部锁不是什么新鲜事。你的手机可能有,或者很快就会有。

但值得注意的是,这种锁是如何工作的——包括同时创造出两个能量粒子,它们以某种方式通过距离相互通信。

“这些量子特性将改变互联网,”黄预测,他是该大学量子科学与工程中心的主任,并与包括Lac Nguyen和Jeeva Ramanathan在内的研究生一起研究量子锁项目。它实现这一点的一个重要方法是启用像这样的安全应用程序,但规模要大得多。

“如果这项技术能够像我们所相信的那样部署在我们的家庭和办公室,窃听者将几乎无力潜入越来越紧密的设备网络,这些设备有助于我们的生活,但也保存了我们的大部分个人数据。”

欢迎来到量子通信的怪异世界。

但是这个系统是如何工作的呢?

当人们站在与锁相连的摄像头前时,史蒂文斯的设置会捕捉每个人的面部信息,并通过互联网将其发送到位于大学不同部分的服务器。在那里,人工智能面部识别的计算和匹配是使用开源软件完成的。

虽然到目前为止,这似乎是一个相当标准的计算,但它的网络安全性有一个关键的区别:双方之间交换的数据是由基本物理定律保护的。

由于面部照片是由摄像机拍摄的,黄的物理实验室里的激光通过用特殊晶体分裂光束产生了双光子——微小的、充满能量的粒子。

然后分离出双光子。一个光子保存在实验室里,另一个则通过光纤线路送回图书馆。当在每个站点检测到光子时,会立即生成复杂的秘密“密钥”;此过程将确保安全信息在事务的另一端与受信任的伙伴相遇。

这些密钥在密码学中被称为“一次性密码板”:对图像和通信进行加密的各方之间的临时、不可破解的代码,防止任何黑客截获它们。

“我们不知道为什么量子特性会这样工作,”黄解释道,摇摇头。就连爱因斯坦也不知道。但就我们所能衡量的,它们总是起作用的。在我们的有生之年,将有一大批计算、金融和安全应用程序走上正轨,以利用这些属性的威力。”

“这个原型证明了我们的量子密钥分发系统在安全网络设备上的兼容性下降,”阮同意说。更广泛地采用这项技术可以保护公司、政府和情报部门的通信。

“我们已经看到的一些潜在应用包括企业和政府数据中心;军事基地通信;投票过程;以及智能城市监视器,仅举几个例子。”

史蒂文斯团队补充道,该系统还可以为个人带来安全的隐私,包括远程控制家庭中的系统;在家与公司办公室通信,或保护家庭无线网络等应用。