量子通信的安全神话被打破？多伦多大学发现量子源中的隐藏漏洞

　　来源：科学剃刀

　　2025年4月2日，《物理评论快报》刊登论文——多伦多大学团队首次在量子源中发现隐藏的多维侧信道。这项研究撕开了量子安全防护网的一角：号称绝对安全的量子通信系统，竟因光源设备的时间波动泄露了密钥。

　　量子通信的信任基础源于量子力学两大定律：海森堡不确定性原理与量子不可克隆定理。简单说，窃听者无法同时测量共轭变量（比如光子的偏振方向与相位），任何偷窥行为都会留下物理痕迹。但这项研究揭示了一个残酷现实：设备缺陷正在消解理论层面的完美防护。

　　从探测器到光源的漏洞攻防战

　　十年前，科学家发现量子探测器的侧信道可能被利用。2012年测量设备无关协议（MDI-QKD）的诞生，让探测器彻底退出安全信任链。但这次矛头转向了通信链的另一端——量子源。研究团队用理论模型与实体设备双重验证：当光源调制存在时间维度上的波动时，偏振信息会通过其他自由度（如频率、模式）泄露。

　　举个通俗例子：本应只通过门锁传递的密钥，现在门框缝隙也在漏风。这种“隐藏多维调制”效应，源于调制器带宽不足导致的信号失真。带宽越低的设备，信息泄露越严重。

　　维度假设崩塌的背后

　　量子通信有个默认前提——编码自由度（如偏振）与其他物理维度完全独立。这个被称为“维度假设”的根基，在实际设备中频频崩塌。早期发现模式效应（相邻信号相关性）已令人头疼，新研究更揭示单脉冲内部的时间波动同样致命。

　　研究团队负责人Lo教授坦言：“就像剥洋葱，每解决一层问题都会发现新问题。”这种认知颠覆与2019年上海交大团队攻破QKD系统的案例如出一辙——当时黑客通过激光腔注入特定频率光子，成功率高达60%。

　　破局之路在何方？

　　论文给出两条线索：使用高带宽设备减少调制失真，或采用无需调制器的被动式量子源1。后者思路与2025年中国电信公布的无源量子密钥分发专利不谋而合，后者通过创新密钥生成机制规避调制环节。

　　更值得关注的是美国橡树岭实验室同期突破——他们在商用光纤实现30小时量子信号稳定传输，其偏振自动补偿技术或许能抑制时间波动效应10。而国家电网最新获得的QKD专利，则展示了行业巨头整合量子安全与基础设施的雄心。

　　量子通信从实验室走向现实的过程，恰似安全攻防的无限博弈。论文作者Gnanapandithan：“发现漏洞不是终点，而是构建更强防御的起点。”当北美团队在既有光缆中实现量子隐形传态，中国机构持续刷新密钥分发技术，这场关乎未来信息主权的竞赛，关系到未来，谁能够掌握量子时代的主导权。

　　参考文献：

Amita Gnanapandithan et al, Hidden Multidimensional Modulation Side Channels in Quantum Protocols, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.130802 . On arXiv . DOI: 10.48550/arxiv.2404.14216