TRUST:数学链接量子加密和黑洞

提出的数学证明概述了信息在编码消息中的行为方式，可能会对黑洞产生影响。证据表明，黑洞吐出的辐射可能会保留黑暗巨兽的信息。

该研究的重点是量子力学系统中的编码通信。但它也与物理学家长期存在的问题有关：所有落入黑洞的东西会发生什么，是否有可能找回有关黑洞的任何信息？

由FrédéricDupuis领导的一组来自瑞士和加拿大的研究人员表示，可以使用相对较小的量子加密密钥对大型信息进行编码，这些密钥由亚原子粒子或光子组成。但结果意味着别的东西：如果有人能够在双方之间的消息中提取量子加密的信息，那么同样的壮举应该是有效的。

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量子加密依赖于以下观点：对亚原子粒子进行的任何测量都会改变粒子的状态；量子力学说，这些微小粒子总是处于不确定状态，直到测量推动粒子进入一种或另一种状态。

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结果是亚原子粒子可以用作“万无一失”的密钥，只允许预期的一方解码编码的消息。如果有人试图破译密钥-例如通过窃听消息-相关的双方就会知道它，并且可以更改密钥。那是因为任何测量密钥的尝试都会改变其中的信息。

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但这种安全并不是绝对的；窃听者有可能找出钥匙是什么。利用来自密钥的一定数量的量子比特或量子比特，可以解码该消息。但是，在一个人获得一个阈值数量的比特之前，消息中的信息是“锁定的”。

“我们可以在任意小的解锁之前在中提供大量的信息，”JanFlorjanczyck说，他现在在南加州大学和该论文的共同作者之一。

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通常，为了使量子密钥完全安全，必须使用与消息一样大的密钥。由于这不实用，加密方案都使用小于消息本身的密钥。例如，在原始加密中，密钥本身很短，而消息则更长。。

短按键允许模式显示解码器可以破解。现代加密要复杂得多，但原理类似。

Dupuis及其合着者的新论文表明，即使在量子通信中使用相对较短的密钥，人们仍然可以获得良好的安全性。

解码黑洞

量子加密与黑洞有什么关系？关键概念是信息。

在量子加密中，人们在量子态中编码信息。就像人们可以测量量子状态来解码消息一样，人们可以测量量子状态以找出关于对象的信息。量子信息理论的一个基本要素是这些信息不能被破坏。

在斯蒂芬霍金首先概述这个概念之后，黑洞吸收物质并发出少量辐射，称为霍金辐射。这种辐射将能量从黑洞中带走。随着能量的增加，质量变得很大，因为物理学中的能量和质量是相同的。

但黑洞的质量来自所有陷入其中的东西。这意味着作为霍金辐射发射的光子应该携带一些关于黑洞的信息，因为量子信息不能被复制或破坏。然而，很长一段时间以来，许多物理学家认为没有任何方法可以破译这些信息，因为黑洞已经“破坏”了它。解码专长就像试图重建已被磨成灰尘的建筑物。然而，最近，包括霍金在内的科学家已经改变了主意-信息就在那里，但人们只需要弄清楚如何解码它。

这就是杜普伊斯和他的同事那样的证据。如果可以“解码”来自黑洞的光子量子态中包含的信息，就可以检索掉落到黑洞中的任何信息。如果可以使用小键对大型消息进行编码，则可以调整解锁消息所需的信息量，也可以使用黑洞中出现的量子位进行编码。

“我们只能说存在这样的解码过程，而不是它是否易于执行或解码是否可能自然发生，”Florjanczyck说。

也就是说，例如，为了收集关于上周掉入黑洞的咖啡杯的信息，人们可能需要在形成时从杯背开始收集光子。这将是获得足够信息进行解码的唯一方法。

“这是一项非常有趣的工作，”加拿大阿尔伯塔省卡尔加里大学量子安全通信研究主席WolfgangTittel说。“这种工作将非常大的与非常小的工作联系起来。”

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