近日，Advanced Science News 专题报道了实验室张诗按研究小组在《AdvancedQuantum Technology》期刊发表的新混合型量子—经典加密的研究成果：Compressed 3D image information and communication security。

无论对于个人、企业或者国家安全而言，信息与通讯安全对于信息传递都是至关重要的，这使得信息与通讯安全技术成为21世纪最基本的研究方向。

随着信息与通讯安全要求的不断提高，混合型量子—经典加密方法被认为是保护信息安全的最有效策略。但是，一方面由于光纤中光子损失和探测器低工作效率，另一方面量子密钥需求量大而且量子密钥分发QKD产生速率低，这极大限制了信息传输的带宽，传输距离通常只有数百公里。目前，一些后加密方案可以提高信息传输带宽，但是由于信息、密钥和签名量大，很容易受到攻击。

针对这个关键科学问题，实验室张诗按研究小组打破当下传统思想的束缚，发展了一种新混合型量子—经典结合的加密方案。这种新加密方案结合了量子密钥分发（QKD）与压缩感知算法，用QKD产生量子密钥加密并解密压缩的三维（X-Y-T）图像信息。由于数据压缩，在信息传输过程中只需要少量量子密钥。同时，压缩感知加密算法具有很好鲁棒性和容错性。这些都可以使信息传输带宽大大增加，不论是在量子信道上还是经典信道上。另外，该新混合型加密算法对实时评估信息传输安全具有极大的促进作用。

正如作者陈述：由于传输的信息安全可以被保证和信息带宽被大大的提高，这项研究可以把混合型量子—经典结合加密算法提到一个新台阶，也可以促进信息与通讯安全技术的实际应用。

图1 上图：压缩三维数据安全传输实验方案设计，加密信息与解密信息通过压缩感知算法实现，加密后的信息通过光纤传输。下图：法拉第-迈克尔逊量子密钥分发QKD系统，其中Q-Laser：量子激光器；S-Laser：同步激光器; Att：衰减片; IM：强调调制器; FMI：法拉第-迈克尔逊干涉仪; PM：相位调制器；FM：法拉第镜; BS：分束片; Mt：监视器; CIR：光学循环器; DWDM：密集波分多路复用器; APD：雪崩二极管; SPD：单光子探测器。