多媒體數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸關(guān)鍵技術(shù)之三：量子密鑰分發(fā)

多媒體數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸關(guān)鍵技術(shù)之三：量子密鑰分發(fā)量子密鑰分發(fā)軟件學(xué)院朱宏峰2011.5.24QuantumKeyDistributionSandyBridge新品七連發(fā)Intel今天更新官方價(jià)格表，正式加入了七款新型號(hào)處理器，全部基于SandyBridge架構(gòu)，而且其中四款都冠以奔騰的名號(hào)。

Corei5-2310：在Corei5-2300的基礎(chǔ)上原始主頻提升100MHz而達(dá)到2.9GHz，TurboBoost動(dòng)態(tài)加速頻率也因此升至3.2GHz，其它完全不變，售價(jià)也維持在177美元，顯然將直接取代后者。

Corei3-2105：相比于Corei3-2100處理器部分不變，集成圖形核心從六個(gè)執(zhí)行單元的HDGraphics2000升級(jí)(解鎖?)為十二個(gè)單元的HDGraphics3000，頻率還是850-1100MHz，3D性能自然更好。價(jià)格標(biāo)為134美元，貴了17美元。

Corei5-2405S：同上類(lèi)似也是圖形核心升級(jí)為HDGraphics3000，價(jià)格也上漲了10美元而達(dá)到205美元。

不同于Corei5/i3系列新品只是現(xiàn)有型號(hào)的增強(qiáng)型變種，四款奔騰都是全新型號(hào)，比上一代的PentiumG6900系列有了底層架構(gòu)上的本質(zhì)不同，比如支持SSE4指令集、DDR3-1333內(nèi)存(僅限G800系列)，不過(guò)因?yàn)槊嫦蛉腴T(mén)級(jí)市場(chǎng)，很多新特性都被屏蔽了，包括HT超線程、TurboBoost2.0動(dòng)態(tài)加速、AVX/AES指令集、3D加速、QuickSync視頻轉(zhuǎn)碼、InTru3D立體、ClearVideoHD高清解碼等等。

PentiumG850：雙核心，雙線程，主頻2.9GHz，三級(jí)緩存3MB，集成圖形核心HDGraphics2000,

頻率850-1100MHz，熱設(shè)計(jì)功耗65W，標(biāo)價(jià)86美元。

PentiumG840：主頻降至2.8GHz，其它不變，標(biāo)價(jià)75美元。

PentiumG620：主頻降至2.6GHz，內(nèi)存支持也降至DDR3-1066，其它同上，標(biāo)價(jià)64美元。

PentiumG620T：主頻繼續(xù)降至2.2GHz，熱設(shè)計(jì)功耗也僅為35W，屬于節(jié)能型的低功耗版本，標(biāo)價(jià)70美元。幾則新聞超高性能PCI-E固態(tài)硬盤(pán)再現(xiàn)新勢(shì)力消費(fèi)級(jí)的固態(tài)硬盤(pán)基本都采用SATA接口，而在高性能存儲(chǔ)市場(chǎng)上則是PCI-E接口的天下。來(lái)自美國(guó)德克薩斯的TexasMemorySystems,Inc.(TMS)公司今天又推出了新款第七代產(chǎn)品“RamSan-70”(開(kāi)發(fā)代號(hào)Gorilla)，采用半高、半長(zhǎng)造型的PCI-E擴(kuò)展卡形式，單卡就相當(dāng)于一整套存儲(chǔ)系統(tǒng)。

RamSan-70用PCI-E2.0x8系統(tǒng)總線接口，第一次使用了新的Series-7FlashController控制器。它基于高性能XilinxFPGA芯片和PowerPC處理器，可處理所有閃存管理功能，無(wú)需CPU處理器的干預(yù)，同時(shí)還集成了TMS公司專(zhuān)利的可靠性技術(shù)，以及芯片級(jí)RAID、高級(jí)ECC算法等企業(yè)級(jí)可靠性功能，使得產(chǎn)品使用壽命長(zhǎng)達(dá)6-10年。SLCNAND閃存芯片來(lái)自東芝，32nm工藝制造，總?cè)萘?40GB或者1280GB，其中640GB來(lái)自主卡、640GB來(lái)自擴(kuò)展子卡，不過(guò)實(shí)際可用容量為450GB或者900GB，另外17％的容量被用作寫(xiě)入加速和ECC、RAID兩級(jí)數(shù)據(jù)保護(hù)。性能方面，最大帶寬2GB/s，讀取性能330000IOPS、寫(xiě)入性能160000IOPS。RamSan-70將于4-8周內(nèi)供貨，主要面向OEM存儲(chǔ)廠商，具體價(jià)格未公布。超高性能PCI-E固態(tài)硬盤(pán)再現(xiàn)新勢(shì)力Abee

發(fā)布新款HTPC機(jī)箱CS515Abee

近日發(fā)布了一款

HTPC機(jī)箱“acubicCS515”，可以水平、斜向雙方向放置以及多款不同的涂裝顏色，十分貼合玩家的家居環(huán)境。

機(jī)箱參數(shù)：

170高x340寬x250深（mm），重約3.8kg

對(duì)應(yīng)主板：Mini-ITX

對(duì)應(yīng)電源：SFX規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)電源

材質(zhì)：3mm（前面板）,2mm（四周罩子）厚鋁合金

硬盤(pán)位：3.5吋HDDx2,2.5吋HDDx1

售價(jià)折合RMB4000元重頭新聞2011-05-23：量子計(jì)算機(jī)首次正式投入商用要價(jià)一千萬(wàn)美元加拿大量子計(jì)算公司D-Wave近日正式發(fā)布了全球第一款商用型量子計(jì)算機(jī)“D-WaveOne”，量子電腦的夢(mèng)想距離我們又近了一大步。D-Wave公司的口號(hào)就是——“Yes,youcanhaveone.”。其實(shí)早在2007年初，D-Wave公司就展示了全球第一臺(tái)商用實(shí)用型量子計(jì)算機(jī)“Orion”(獵戶座)，不過(guò)嚴(yán)格來(lái)說(shuō)當(dāng)時(shí)那套系統(tǒng)還算不上真正意義的量子計(jì)算機(jī)，只是能用一些量子力學(xué)方法解決問(wèn)題的特殊用途機(jī)器。時(shí)隔四年之后，D-WaveOne終于脫胎換骨、正式登場(chǎng)。它采用了128-qubit(量子比特)的處理器，四倍于之前的原型機(jī)，理論運(yùn)算速度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越現(xiàn)有任何超級(jí)電子計(jì)算機(jī)。不過(guò)呢，也別太興奮，這個(gè)大家伙現(xiàn)在還只能處理經(jīng)過(guò)優(yōu)化的特定任務(wù)，通用任務(wù)方面還遠(yuǎn)不是傳統(tǒng)硅處理器的對(duì)手，而且編程方面也需要重新學(xué)習(xí)。D-WaveOne在散熱方面的要求也非?？量?，必須由液氦全程保護(hù)，但這至少比原型機(jī)離不開(kāi)接近絕對(duì)零度的液氮好多了。最后就是價(jià)格，D-WaveOne目前的售價(jià)高達(dá)10000000美元，也就是一千萬(wàn)美元。這絕對(duì)是天價(jià)中的天價(jià)了，不過(guò)也是新技術(shù)開(kāi)端的必然，就像當(dāng)初的第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)ENIAC造價(jià)就有40萬(wàn)美元(二十世紀(jì)四十年代的40萬(wàn)美元)D-WaveOne量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與D-Wave公司創(chuàng)始人兼CTOGeordieRoseD-WaveCEOVernBrownell我的總結(jié)

1.量子密碼很好介入，你把它當(dāng)成計(jì)算密碼的一個(gè)新的、黑盒工具引入即可。但需注意的是：在設(shè)計(jì)量子簽名協(xié)議時(shí),應(yīng)該充分利用量子性質(zhì)來(lái)解決問(wèn)題,以達(dá)到無(wú)條件安全。如果再把基于經(jīng)典密碼的計(jì)算難題引入到量子數(shù)字簽名協(xié)議中來(lái),這就失去了本來(lái)意義。

2.量子計(jì)算機(jī)兩大困難：一是如何制造大量的量子存儲(chǔ)器；二是如何保值量子狀態(tài)

3.比較一個(gè)比特時(shí)竊聽(tīng)者不被發(fā)現(xiàn)的概率為75%比較100個(gè)比特時(shí)竊聽(tīng)者不被發(fā)現(xiàn)的概率就降為3.2×10-13。我的總結(jié)

4.量子算法使這個(gè)NP問(wèn)題（分解大數(shù)）轉(zhuǎn)化為P問(wèn)題。

P類(lèi)（確定性多項(xiàng)式時(shí)間）；NP類(lèi)（非確定性多項(xiàng)式時(shí)間）；NPC類(lèi)（NP完全類(lèi)）。NP類(lèi)難題表示只有稀疏證據(jù)的非確定性多項(xiàng)式時(shí)間問(wèn)題：這里的稀疏證據(jù)指，在一個(gè)NP問(wèn)題的計(jì)算樹(shù)中，識(shí)別序列個(gè)數(shù)相對(duì)于序列總數(shù)而言是一個(gè)可忽略的量。

5.若實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算機(jī)，一個(gè)300個(gè)量子存儲(chǔ)器的量子計(jì)算機(jī)就能夠模擬宇宙的進(jìn)化，一個(gè)擁有n個(gè)量子寄存器量子計(jì)算機(jī)，其并行能力是經(jīng)典計(jì)算機(jī)的2^n倍！

6.量子密碼應(yīng)用：1.量子密鑰的分配和存儲(chǔ)；2.公共決定；3.消息認(rèn)證；4.位承諾；5.隱形傳輸?shù)谝徽滦蜓?.1量子信息學(xué)的產(chǎn)生現(xiàn)有信息系統(tǒng)的功能已接近于極限值信息科學(xué)的進(jìn)一步發(fā)展必須借助于新的原理和新的方法量子力學(xué)是否能取代經(jīng)典力學(xué)，突破現(xiàn)有的經(jīng)典信息系統(tǒng)的極限？于是量子信息學(xué)應(yīng)運(yùn)而生第一章序言量子力學(xué)信息科學(xué)量

子

信

息

學(xué)量子通信量子計(jì)算機(jī)量子

密碼術(shù)

1.2

量子信息學(xué)的分支第二章量子密碼術(shù)2.1什么是量子？量子本身的意思是指物質(zhì)和能量的最小單位微觀世界中，某些物理量的 變化是以最小的單位

(即量子)跳躍式進(jìn)行的， 而不是連續(xù)的。原子光子電子微觀世界第二章量子密碼術(shù)2.2量子如何承載信息信息載體可用于承載信息的載體主要有光子、微弱激光脈沖、壓縮態(tài)光信號(hào)等光子的偏振(可理解為水平向量與垂直向量的線性組合)xy第二章量子密碼術(shù)線偏振

圓偏振E播傳方向振動(dòng)面圓偏振光第二章量子密碼術(shù)量子編碼偏振編碼(通常采用此種編碼方式)例如我們規(guī)定O。

和135。

的偏振態(tài)表示比特O，45。

和90。

的偏振態(tài)表示比特1相位編碼時(shí)間編碼頻率編碼第二章量子密碼術(shù)量子比特在量子信息論中，信息的載體不再是經(jīng)典比特(它只有兩種狀態(tài)0、1)，而是一個(gè)一般的二態(tài)量子體系，稱(chēng)為量子比特(兩個(gè)邏輯態(tài)的疊加態(tài))二態(tài)

|ψ>=c0|0>+c1|1>

其中：c0，c1為復(fù)數(shù)

且滿足歸一化條件|c0|2+|c1|2=1

|0>與|1>稱(chēng)為計(jì)算基態(tài)。態(tài)|ψ>處于態(tài)|0>的幾率是|c0|2

，處于態(tài)|1>的幾率是|c1|2

第二章量子密碼術(shù)布洛赫球Bloch-sphere|ψ>=cos(θ/2)|0>+eiφsin(θ/2)|1>0≤θ≤π,0≤φ≤2π01布洛赫球ψyzθφx第二章量子密碼術(shù)信息量子化的特性量子態(tài)的疊加性量子相干性量子糾纏性量子不可克隆定理第二章量子密碼術(shù)2.3量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)是一類(lèi)遵循量子力學(xué)規(guī)律并行進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。量子并行計(jì)算能力來(lái)自于量子態(tài)的疊加性例如兩個(gè)量子位可以同時(shí)代表所有兩位組合(00\01\10\11)第二章量子密碼術(shù)量子計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢(shì)：運(yùn)算速度快存儲(chǔ)量大搜過(guò)功能強(qiáng)安全性高第二章量子密碼術(shù)2.4量子加密什么是量子加密？利用量子技術(shù)來(lái)傳送秘密鑰匙在1989年，IBM的班奈特和同事進(jìn)行了一項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的實(shí)驗(yàn)。他們根據(jù)量子力學(xué)的原理，展示了一種新的密碼技術(shù)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，他們讓光子在一個(gè)昵稱(chēng)為“瑪莎阿姨的棺材”的光密盒里走了30公分。光子振蕩（偏振化）的方向，代表一連串量子位元里的0與1。量子位元構(gòu)成密碼的“鑰匙”，可以對(duì)訊息加密或解密。第二章量子密碼術(shù)量子加密的安全性海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理同一時(shí)刻以相同精度測(cè)定量子的位置與動(dòng)是不可能的，只能精確測(cè)定兩者之一。單量子不可復(fù)制定理

在不知道量子狀態(tài)的情況下復(fù)制單個(gè)量子是不可能的，因?yàn)橐獜?fù)制單個(gè)量子就只能先作測(cè)量，而測(cè)量必然改變量子的狀態(tài)。物理性質(zhì)決定了量子加密的“絕對(duì)”安全第二章量子密碼術(shù)量子糾纏以?xún)深w以相反方向、同樣速率等速運(yùn)動(dòng)之電子為例，即使一顆行至太陽(yáng)邊，一顆行至冥王星，如此遙遠(yuǎn)的距離下，它們?nèi)员Ｓ刑貏e的關(guān)聯(lián)性；亦即當(dāng)其中一顆被操作（例如量子測(cè)量）而狀態(tài)發(fā)生變化，另一顆也會(huì)即刻發(fā)生相應(yīng)的狀態(tài)變化。如此現(xiàn)象導(dǎo)致了“鬼魅似的遠(yuǎn)距作用”。correlation關(guān)聯(lián)性第二章量子密碼術(shù)2.4量子加密與傳統(tǒng)加密傳統(tǒng)加密方式以數(shù)學(xué)計(jì)算(例如大數(shù)分解)為基礎(chǔ)量子加密則以量子力學(xué)為基礎(chǔ)時(shí)間t數(shù)學(xué)難題(大數(shù)分解)被破解量子力學(xué)理論被破解量子計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生傳統(tǒng)加密量子加密適應(yīng)不再適應(yīng)適應(yīng)不再適應(yīng)？新的物理理論的產(chǎn)生？？第三章量子密鑰分發(fā)3.1量子密鑰分發(fā)(QuantumKeyDistribution)量子密鑰分發(fā)是量子密碼學(xué)中研究最早、理論和實(shí)驗(yàn)成果最多的一個(gè)研究領(lǐng)域。研究方向基于連續(xù)變量QKD的理論和實(shí)驗(yàn)研究高速率、高性能的QKD理論和技術(shù)研究第三章量子密鑰分發(fā)量子密鑰研究方案基于兩種共軛基的四態(tài)方案,其代表為BB84協(xié)議基于兩個(gè)非正交態(tài)的兩態(tài)方案,如B92協(xié)議基于EPR悖論的EPR對(duì)方案,由Ekert于1991年提出,稱(chēng)為EPR協(xié)議或E91協(xié)議基于正交態(tài)的密鑰分配方案,其基礎(chǔ)為正交態(tài)的不可克隆定理第三章量子密鑰分發(fā)3.2量子密鑰分發(fā)的發(fā)展1984年，貝內(nèi)特和布拉薩德提出了第一個(gè)量子密碼術(shù)方案，稱(chēng)為BB84方案1989年，Bennett等人成功演示量子密碼鑰匙分配(傳輸距離只有30厘米)1992年，Bennett指出可以只用兩個(gè)非正交偏振態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)密鑰分配，即B92協(xié)議，這是一種簡(jiǎn)單但效率減半的協(xié)議第三章量子密鑰分發(fā)1993年，瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)的研究人員于采用BB84協(xié)議，成功完成了在1.1公里長(zhǎng)的光纖中傳輸1.3微米波長(zhǎng)的量子光信號(hào)的實(shí)驗(yàn)1995年，中科院采用BB84協(xié)議進(jìn)行了演示實(shí)驗(yàn)1999年，瑞典和日本在成功地進(jìn)行了40公里的量子密碼通信實(shí)驗(yàn)2000年，美國(guó)的JohnsHopkins大學(xué)第一次成功的實(shí)現(xiàn)了225m長(zhǎng)的自由空間密鑰分配實(shí)驗(yàn)，誤碼率為2%比特率為1kb/s第三章量子密鑰分發(fā)2003年，瑞士的idQuantique公司以及美國(guó)的MagiQ公司都開(kāi)發(fā)了可以傳送量子密鑰的保密通信系統(tǒng)2003年7月，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究人員成功鋪設(shè)了一條總長(zhǎng)為3．2公里的量子密碼通信系統(tǒng)2004年6月，在美國(guó)馬薩諸塞州劍橋城建立了第一個(gè)量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)連接了六個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。該系統(tǒng)的正式運(yùn)行，標(biāo)志著量子密碼通信技術(shù)巳進(jìn)入實(shí)際的應(yīng)用階段第三章量子密鑰分發(fā)2006年，我國(guó)中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室成功地設(shè)計(jì)了高穩(wěn)定性的量子密鑰分配方案，實(shí)現(xiàn)了150公里的室內(nèi)量子密鑰分配，并實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期誤碼率低于6%的125公里的室外量子密鑰分配。2009年5月4日，中科大潘建偉帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)在合肥建成世界上第一個(gè)光量子電話網(wǎng)第三章量子密鑰分發(fā)3.3量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)模型系統(tǒng)的組成單光子源量子傳輸信道單光子探測(cè)器第三章量子密鑰分發(fā)加密算法解密算法AliceBob單光子源單光子探測(cè)器傳統(tǒng)信道(電話網(wǎng)或因特網(wǎng))量子信道(光纖或自由空間)密鑰密鑰明文明文第四章BB84協(xié)議4.1基于兩種共軛基的四態(tài)方案協(xié)議采用四個(gè)非正交態(tài)作為量子信息態(tài)，且這四個(gè)態(tài)分屬于兩組共軛基，每組基內(nèi)的兩個(gè)態(tài)是相互正交的。xyO。

045。

190。

1135。

0第一組第二組共軛第四章BB84協(xié)議4.2協(xié)議操作步驟(1)發(fā)送：發(fā)送方Alice隨機(jī)地調(diào)制單光子的偏振方向，以便隨機(jī)地選擇四種可能的偏振態(tài)的單光子發(fā)送給接收者Bob。通信雙方約定將

編碼為“0”，

編碼為“1”。(2)選基：Bob隨機(jī)地獨(dú)立選擇線偏振基或圓偏振基測(cè)量該光子的偏振態(tài)第四章BB84協(xié)議Alice發(fā)送”1”Bob選擇+垂直偏振基來(lái)測(cè)量Bob能100%測(cè)對(duì)Alice發(fā)送”1”Bob選擇×對(duì)角偏振基來(lái)測(cè)量Bob只能以50%的概率測(cè)對(duì)Bob測(cè)得”1”Bob測(cè)得”0”第四章BB84協(xié)議(3)測(cè)量：接收者Bob記錄下測(cè)量的結(jié)果及對(duì)應(yīng)的測(cè)量基。測(cè)量結(jié)果包括三部分：未檢測(cè)到光子(由于損耗和探測(cè)效率等問(wèn)題導(dǎo)致一些態(tài)未被檢測(cè)到在表1中以空格表示)、選擇了錯(cuò)誤