時(shí)至今日，數(shù)據(jù)加密已經(jīng)成為企業(yè)與政府機(jī)關(guān)當(dāng)中極為重要的安全保障手段。 然而，單純加密是否足以讓我們高枕無憂？

美國能源部的橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（簡稱ORNL）設(shè)計(jì)了一項(xiàng)采用物理學(xué)成果的網(wǎng)絡(luò)安全協(xié)議，旨在更快更安全地實(shí)現(xiàn)加密數(shù)據(jù)共享與保護(hù)。ORNL方面已經(jīng)將該項(xiàng)技術(shù)以非專利方式授權(quán)給位于圣迭哥的Qubitekk公司——這是一家專門開發(fā)量子加密解決方案，從而保護(hù)機(jī)器到機(jī)器通信內(nèi)容的企業(yè)。

研究人員希望利用量子光粒子（即光子）技術(shù)幫助美國聯(lián)邦政府IT專業(yè)人員以及私營部門內(nèi)的IT安全專家更好地保護(hù)能源部內(nèi)的各關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

目前的加密技術(shù)采用數(shù)學(xué)算法，旨在確保只有掌握加密密鑰的接收者方可對經(jīng)過編碼的信息進(jìn)行解碼。然而在一份聲明當(dāng)中，ORNL方面指出能源環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)安全威脅在頻率、規(guī)模以及復(fù)雜程度等方面皆出現(xiàn)了顯著增長。

量子科學(xué)研究人員們發(fā)現(xiàn)，光子具有多種性質(zhì)，因此可借以實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算或者敏感信息保護(hù)。然而根據(jù)ORNL方面的聲明，系統(tǒng)在發(fā)射單一光子時(shí)往往存在巨大的隨機(jī)性，且很難提供實(shí)際應(yīng)用所必需的確定性。ORNL研究人員們采用了一種名為“下轉(zhuǎn)換”的方法，其能夠一次產(chǎn)生兩個(gè)光子而非一個(gè)。如此一來，即可通過檢測一個(gè)光子來表明另一個(gè)光子的存在。

ORNL計(jì)算科學(xué)與工程技術(shù)部門的沃倫·格里斯（Warren Grice）在聲明當(dāng)中解釋稱，“在此之后，我們利用高速與低損耗運(yùn)算組合來引導(dǎo)其中的預(yù)兆光子，從而確保其在必要時(shí)能夠正確顯示。”

目前的Qubitekk原型設(shè)計(jì)將利用ORNl技術(shù)實(shí)現(xiàn)加密增強(qiáng)。

為了防止光子對丟失，該團(tuán)隊(duì)在多路復(fù)用概念基礎(chǔ)之上建立起新的解決方案。該方法采用一系列光源系統(tǒng)，其中包括光纖當(dāng)中的常見組件。ORNL系統(tǒng)能夠預(yù)測光子的速度與頻率，從而確保研究人員得以盡可能減少潛在的單一光子丟失機(jī)率。

此項(xiàng)技術(shù)的聯(lián)合發(fā)明人尼古拉斯·彼得斯（Nicholas Peters）指出，“我們的目標(biāo)在于對光子量子態(tài)的各個(gè)方面作出指定與控制，將所有內(nèi)容限制在單一模式之內(nèi)，從而確保來自單一光子源射出的光子皆完全相同——每一個(gè)光子皆應(yīng)與下一個(gè)光子保持一致。”

這將給網(wǎng)絡(luò)安全帶來哪些影響？恒等光子對可用于開發(fā)量子密鑰加密技術(shù)，以確保在現(xiàn)有機(jī)器到機(jī)器網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行信息共享時(shí)，保護(hù)其免受惡意網(wǎng)絡(luò)行為的威脅。

這項(xiàng)技術(shù)允許網(wǎng)絡(luò)用戶控制電網(wǎng)運(yùn)營以實(shí)時(shí)檢測敵對方的存在，包括其對于能源部門用于保護(hù)自身信息的加密算法內(nèi)的秘密交換密鑰的攔截企圖。此基技術(shù)亦有望提升能源部門在應(yīng)對網(wǎng)絡(luò)攻擊活動(dòng)時(shí)的彈性表現(xiàn)。

Qubitekk公司已經(jīng)開發(fā)出基于單光子源概念的量子加密設(shè)備，其亦希望通過進(jìn)一步開發(fā)ORNL新方法以強(qiáng)化此項(xiàng)技術(shù)方案。

Qubitekk公司總裁兼CTO鄧肯·厄爾（Duncan Earl）在一份聲明當(dāng)中指出，“這種近似于按需型單光子源設(shè)計(jì)思路可用于提升加密信息傳輸過程中的速度或者說數(shù)據(jù)傳輸速率，以及量子密鑰可進(jìn)行發(fā)送的具體距離。ORNL技術(shù)能夠同時(shí)解決這兩大難題，這可能會(huì)幫助我們的產(chǎn)品在商業(yè)化層面迎來顯著發(fā)展。”

厄爾為前ORNL研究員，而且曾經(jīng)效力于該實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)小組與量子信息科學(xué)小組。

Qubitekk公司計(jì)劃將其現(xiàn)有技術(shù)同ORNL成果加以整合，從而將量子加密數(shù)據(jù)速率提升十倍，或者在更長的傳輸距離情況下保持當(dāng)前數(shù)據(jù)傳輸速率。

厄爾希望Qubitekk公司能夠進(jìn)一步改進(jìn)單光子源設(shè)計(jì)方案，并計(jì)劃與公司現(xiàn)有客戶（包括加利福尼亞州各公共事業(yè)單位）進(jìn)行現(xiàn)場測試。ORNL方面則將根據(jù)需要提供額外技術(shù)支持。