中國科學家成功解決單光子探測系統的安全隱患

　　最近，由中國科學技術大學潘建偉院士及其同事張強、陳騰云與清華大學馬雄峰等組成的聯合研究小組，利用與美國斯坦福大學聯合開發的高效低噪聲上轉換單光子探測器，在國際上首次實現了測量器件無關的量子密鑰分發，成功解決了現實環境中單光子探測系統易被黑客攻擊的安全隱患，大大提高了現實量子密鑰分發系統的安全性。該研究成果發表在9月24日出版的《物理評論快報》上。

　　量子密鑰分發以量子物理與信息學為基礎，被認為是安全性最高的加密方式。然而，盡管量子密鑰分發在理論上具有無條件安全性，由于原始方案要求使用理想的單光子源和單光子探測器，在現實條件下很難實現，導致現實的量子密鑰分發系統可能存在各種各樣的安全隱患。隨著該研究小組2007年在國際上首次實現百公里量級的誘騙態量子密鑰分發，成功解決了非理想單光子源帶來的安全性漏洞，探測器的不完美性成為“量子黑客”的主要攻擊點，國際上多個小組提出了“時間位移攻擊”、“死時間攻擊”和“強光致盲攻擊”等針對探測系統的攻擊方案。雖然所有已知的量子黑客攻擊均可以通過對現有量子密碼系統的適當改造加以防御，但在理論上安全隱患仍然存在。那么是否有一個量子密鑰分發系統可以從根本上完美解決所有已知和未知的針對探測系統的攻擊呢?

　　潘建偉小組發展了獨立激光光源的干涉技術，并與美國斯坦福大學聯合開發了國際上迄今為止最先進的室溫通信波段單光子探測器——基于周期極化鈮酸鋰波導的上轉換探測器，在此基礎上，結合清華大學馬雄峰教授的理論分析，在世界上首次實現了測量設備無關的安全量子密鑰分發，該實驗先天免疫于任何針對探測系統的攻擊，完美地解決了探測系統的安全隱患問題。另外，該實驗系統兼顧采用誘騙態方案，同時保證了非理想光源系統的安全性。

　　由于該工作在實用化量子通信領域的重要意義，被審稿人稱贊為“該領域的重要貢獻”。同時，《物理評論快報》也以新聞發布的形式向科技界新聞媒體重點推介了該工作，包括《科學》雜志、《物理學觀點》和《經濟學人》在內的多家歐美科技新聞媒體都對此工作進行了專題報道。

　　該研究得到了中國科學院、國家自然科學基金委、科技部和山東省的支持，特別是科技部“973”青年項目、中組部“青年千人”、中科院“百人計劃”和山東省量子通信公共研發平臺等項目的支持。