區塊鏈:數學鏈接量子加密和黑洞

提出的數學證明概述了信息在編碼消息中的行為方式，可能會對黑洞產生影響。證據表明，黑洞吐出的輻射可能會保留黑暗巨獸的信息。

該研究的重點是量子力學系統中的編碼通信。但它也與物理學家長期存在的問題有關：所有落入黑洞的東西會發生什么，是否有可能找回有關黑洞的任何信息？

由FrédéricDupuis領導的一組來自瑞士和加拿大的研究人員表示，可以使用相對較小的量子加密密鑰對大型信息進行編碼，這些密鑰由亞原子粒子或光子組成。但結果意味著別的東西：如果有人能夠在雙方之間的消息中提取量子加密的信息，那么同樣的壯舉應該是有效的。

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量子加密依賴于以下觀點：對亞原子粒子進行的任何測量都會改變粒子的狀態；量子力學說，這些微小粒子總是處于不確定狀態，直到測量推動粒子進入一種或另一種狀態。

結果是亞原子粒子可以用作“萬無一失”的密鑰，只允許預期的一方解碼編碼的消息。如果有人試圖破譯密鑰-例如通過竊聽消息-相關的雙方就會知道它，并且可以更改密鑰。那是因為任何測量密鑰的嘗試都會改變其中的信息。

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但這種安全并不是絕對的；竊聽者有可能找出鑰匙是什么。利用來自密鑰的一定數量的量子比特或量子比特，可以解碼該消息。但是，在一個人獲得一個閾值數量的比特之前，消息中的信息是“鎖定的”。

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“我們可以在任意小的解鎖之前在中提供大量的信息，”JanFlorjanczyck說，他現在在南加州大學和該論文的共同作者之一。

通常，為了使量子密鑰完全安全，必須使用與消息一樣大的密鑰。由于這不實用，加密方案都使用小于消息本身的密鑰。例如，在原始加密中，密鑰本身很短，而消息則更長。。

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短按鍵允許模式顯示解碼器可以破解。現代加密要復雜得多，但原理類似。

Dupuis及其合著者的新論文表明，即使在量子通信中使用相對較短的密鑰，人們仍然可以獲得良好的安全性。

解碼黑洞

量子加密與黑洞有什么關系？關鍵概念是信息。

在量子加密中，人們在量子態中編碼信息。就像人們可以測量量子狀態來解碼消息一樣，人們可以測量量子狀態以找出關于對象的信息。量子信息理論的一個基本要素是這些信息不能被破壞。

在斯蒂芬霍金首先概述這個概念之后，黑洞吸收物質并發出少量輻射，稱為霍金輻射。這種輻射將能量從黑洞中帶走。隨著能量的增加，質量變得很大，因為物理學中的能量和質量是相同的。

但黑洞的質量來自所有陷入其中的東西。這意味著作為霍金輻射發射的光子應該攜帶一些關于黑洞的信息，因為量子信息不能被復制或破壞。然而，很長一段時間以來，許多物理學家認為沒有任何方法可以破譯這些信息，因為黑洞已經“破壞”了它。解碼專長就像試圖重建已被磨成灰塵的建筑物。然而，最近，包括霍金在內的科學家已經改變了主意-信息就在那里，但人們只需要弄清楚如何解碼它。

這就是杜普伊斯和他的同事那樣的證據。如果可以“解碼”來自黑洞的光子量子態中包含的信息，就可以檢索掉落到黑洞中的任何信息。如果可以使用小鍵對大型消息進行編碼，則可以調整解鎖消息所需的信息量，也可以使用黑洞中出現的量子位進行編碼。

“我們只能說存在這樣的解碼過程，而不是它是否易于執行或解碼是否可能自然發生，”Florjanczyck說。

也就是說，例如，為了收集關于上周掉入黑洞的咖啡杯的信息，人們可能需要在形成時從杯背開始收集光子。這將是獲得足夠信息進行解碼的唯一方法。

“這是一項非常有趣的工作，”加拿大阿爾伯塔省卡爾加里大學量子安全通信研究主席WolfgangTittel說。“這種工作將非常大的與非常小的工作聯系起來。”

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