量子通信很容易被破壞？

量子通信很容易被破壞？

這個(gè)錯(cuò)誤說(shuō)法一開始聽上去似乎有道理。首先量子通信利用的是光量子，是最弱的光，所以用的都是能探測(cè)極弱光的光電探測(cè)器，即單光子探測(cè)器。只要光線一強(qiáng)，那么單光子探測(cè)器就會(huì)因電流過(guò)大而不能使用，這種攻擊方式稱為“致盲攻擊”。

面對(duì)致盲攻擊，目前的解決方案是我們?cè)?6.4 節(jié)介紹的測(cè)量設(shè)備無(wú)關(guān)量子密鑰分發(fā)（MDI-QKD）。在該方案中，單光子探測(cè)只在第三方進(jìn)行。量子密鑰分發(fā)的收發(fā)雙方可以在網(wǎng)絡(luò)上列出多個(gè)第三方作為備選，在其中一個(gè)第三方的單光子探測(cè)器被強(qiáng)光致盲攻擊時(shí)，可以隨時(shí)切換到另一個(gè)第三方。所以攻擊方如果想實(shí)現(xiàn)致盲攻擊，需要把整個(gè)網(wǎng)絡(luò)都控制了才行，這就直接限制了致盲攻擊的可行性。

“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)星地量子通信后，有一種批評(píng)的聲音說(shuō)因?yàn)樾l(wèi)星量子通信用的是激光，會(huì)受到空氣質(zhì)量的影響，如果地面接收站上面有云層覆蓋，甚至有霧霾時(shí)，都無(wú)法進(jìn)行量子密鑰分發(fā)，當(dāng)然也無(wú)法進(jìn)行星地激光經(jīng)典通信。這個(gè)說(shuō)法只針對(duì)一個(gè)地面站來(lái)說(shuō)是有效的，但是當(dāng)針對(duì)多個(gè)地面站時(shí)，那就成為一個(gè)錯(cuò)誤說(shuō)法。例如，和“墨子號(hào)”通信的地面站一共有 5 個(gè)，分別位于河北興隆、云南麗江、新疆烏魯木齊、青海德令哈、西藏阿里這些天文臺(tái)。衛(wèi)星過(guò)境時(shí)，可以選擇連接這些站其中的任何一個(gè)。而這 5 個(gè)地面站跨越了我國(guó)大部分面積，同時(shí)發(fā)生云層覆蓋的概率幾乎為零，現(xiàn)實(shí)中也從來(lái)都沒(méi)有發(fā)生過(guò)，每次過(guò)境總會(huì)有地面站處于晴天狀態(tài)可以使用。

未來(lái)我國(guó)會(huì)建設(shè)大量的地面接收站，一個(gè)地面站的大小相當(dāng)于一個(gè)普通的天文望遠(yuǎn)鏡。除了陸地上每個(gè)省都會(huì)有站點(diǎn)外，南海的島嶼、遠(yuǎn)洋的軍艦也都會(huì)建設(shè)地面站，那么一個(gè)衛(wèi)星可以由更多的選擇實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)。對(duì)于陸地上的地面站，當(dāng)天氣不好時(shí)，可以通過(guò)地面光纖網(wǎng)絡(luò)和天氣好的地面站共享量子密鑰。對(duì)于小海島或者艦艇上的地面站，可以在天氣好時(shí)多接收一些量子密鑰并儲(chǔ)備起來(lái)，在天氣不好時(shí)使用。

最后一種就是純暴力攻擊了，如切斷光纖、打掉衛(wèi)星、炸掉地面站等。

這就不只是量子通信面臨的問(wèn)題，而是所有通信方式都面臨的問(wèn)題。破壞了信道自然就破壞了所有通信方式，包括有線通信直接斷線，無(wú)線通信用信道干擾或者破壞基站等。也就是說(shuō)，面對(duì)暴力破壞，量子通信并不比經(jīng)典通信更脆弱。

當(dāng)然暴力破壞也是一個(gè)值得探討的問(wèn)題，解決方案無(wú)外乎是多個(gè)終端和多個(gè)信道做備份，在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期如果有一些終端和信道被破壞，也不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。對(duì)于量子通信衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，目前正在研制低成本的微納衛(wèi)星作為量子通信終端，低軌可以大量覆蓋這種量子通信衛(wèi)星。當(dāng)一個(gè)衛(wèi)星的成本遠(yuǎn)低于一枚導(dǎo)彈時(shí)，攻擊衛(wèi)星和破壞衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，就會(huì)顯得很不劃算。成本較高的高軌量子通信衛(wèi)星目前也在研制當(dāng)中，高軌的距離超出了目前任何武器的打擊能力。

總之，量子通信遇到的各類攻擊問(wèn)題都有切實(shí)可行的解決方案，并不影響其實(shí)用性。而完美地解決這些攻擊問(wèn)題也正是科研人員努力的方向（見圖 1）。

圖 1 量子通信如何應(yīng)對(duì)以上攻擊

----摘自《大話量子通信》