Dù là trong cuộc sống hàng ngày hay trong đấu tranh quân sự khốc liệt, việc bảo mật thông tin (mật mã) đều vô cùng quan trọng. Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta đi rút tiền gửi ngân hàng, đăng nhập hòm thư điện tử... hàng loạt hoạt động cần đến mật mã. Trong tác chiến quân sự, mật khẩu mật mã lại càng cần thiết, các loại thông tin đều phải trải qua các kỹ thuật bảo mật chặt chẽ rồi mới được phép truyền, gửi đi. An toàn thông tin vô cùng quan trọng, nếu biện pháp bảo vệ không tốt, thông tin bị phá giải thì phía để lộ nguồn tin sẽ phải gánh hậu quả khó lường.
Các công nghệ bảo mật cao cấp hiện nay đều sử dụng một lượng lớn các con số, ký hiệu bí mật để tăng tính năng bảo mật lên nhiều lần. Có kỹ thuật bảo mật, ngay cả các chuyên gia phá giải mật mã sử dụng máy tính tốc độ cao nhất hiện nay thì cũng phải mất tới hàng ngàn năm mới phá giải
được. Tuy nhiên, mặc dù đã làm được như vậy nhưng giới khoa học vẫn chưa thể gối cao đầu mà yên tâm được. Một loại máy tính siêu cấp đang trong quá trình nghiên cứu có khả năng điều chỉnh cách tính toán những mật mã này. Chỉ trong vài ngày, thậm chí vài giây, nó có thể hoàn thành công việc tính toán mà trước đây phải mất tới hàng trăm năm. Chưa ai biết được khi nào thì loại máy tính siêu cấp này sẽ được ứng dụng, nhưng một khi nó được đưa vào ứng dụng thì việc bảo mật thông tin sẽ đứng trước thách thức lớn. Vì vậy hiện nay, các nhà khoa học quân sự đã nghĩ tới và tiến hành nghiên cứu một phương pháp bảo mật mới - mật mã lượng tử.
Thành quả của lượng tử lực học
Sự ra đời của lượng tử lực học có thể sánh ngang với các phát hiện khoa học tầm cỡ trước đó như thuyết tương đối rộng, lý luận vụ nổ vũ trụ, giải mật mã di truyền... lượng tử lực học đã buộc các nhà khoa học phải thay đổi những quan niệm của họ về thực tại. Nó chỉnh sửa lại những khái niệm về vị trí tốc độ, những đinh nghĩa về nguyên nhân, kết quả và đi sâu nghiên cứu lại về bản tính sâu xa nhất của sự vật.
Lý luận lượng tử nói với chúng ta rằng: trong một chùm ánh sáng có vô số hạt ánh sáng (quang tử). Mỗi quang tử đều mang đặc trưng đại diện cho một thông tin cũng giống như hệ số nhị phân trong máy tính. Các nhà khoa học đã lợi dụng "đặc tính biên chấn" của quang tử, họ phát ra một chuỗi mật mã bằng quang tử, mật mã này có thể đại diện cho một con số và giải được một chuỗi thông tin. Dựa trên nguyên lý đó, họ có thể truyền được thông tin đi. Ở phía tiếp nhận, người giải mã thông qua một thiết bị đặc biệt giải mã quang tử để đọc thông tin, chùm sáng sau khi bi tác động và truyền tới người tiếp nhận sẽ khác với chùm sáng ban đầu. Thông qua so sánh lượng tử của chùm sáng, người phát và người nhận trao đổi thông tin cho nhau.
Vậy làm sao đối phó với những kẻ nghe trộm? Điều đó không đáng lo ngại, khi có kẻ nghe trộm, đặc tính của quang tử sẽ bị thay đổi và người tiếp nhận sẽ nhanh chóng phát hiện. Những thông tin mật mã lượng tử này là những thông tin đã được mã hoá trên cơ sở các nguyên lý vật lý lượng tử. Để chống nghe trộm, khi tiếp nhận được các tín hiệu gây nhiễu nó sẽ giống như một chiếc chuông báo cho hai phía phát và nhận thông tin, và họ sẽ có biện pháp chống nghe trộm kịp thời.
Những phát triển mới của mật mã lượng tử.
Mật mã lượng tử lần đầu tiên được các nhà khoa học ở đại học Colombia Mỹ nghiên cứu. Họ dùng sợi cáp quang liên kết hai chiếc hộp đặc biệt với nhau rồi thông qua sợi cáp quang này trao đổi mật mã lượng tử.
Không phải chỉ có cáp quang mới có thế truyền thông tin, mà các tín hiệu ánh sáng trong bầu khí quyển cũng có thể truyền tải. Các nhà khoa học đã làm thí nghiệm này trên vệ tinh và đã đưa ra kết luận như vậy. Từ một phòng thí nghiệm năng lượng nguyên tử thuộc bang NewMexico Mỹ, các nhà khoa học phát tín hiệu tới một trạm nghiên cứu ở một sườn núi gần đó, trên sườn núi, thông qua một chùm laze, họ lại phát một chùm thông tin mật mã lượng tử tới một phòng thí nghiệm cách đó 10 km. Đầu tiếp nhận đã nhận và giải được mật mã này qua ánh sáng bầu khí quyển. Và như vậy, mật mã lượng tử đã bước ra khỏi phòng thí nghiệm và từng bước được ứng dụng vào thực tế.
Các nhà nghiên cứu ở đại học Zơnevơ gần đây cũng đã truyền thành công một chùm thông tin lượng tử thông qua sợi cáp quang tới một khu vực cách đó 67 km. Một số cơ quan có yêu cầu bảo mật thông tin cao đã chú ý tới thành quả nghiên cứu đó và ngỏ ý mua bản quyền phát minh. Ở NewYork Mỹ, một số công ty công nghệ cao đã cung cấp dịch vụ truyền tải thông tin mật mã lượng tử, họ chủ yếu thông qua cáp quang để truyền mật mã lượng tử. Khách hàng là một số công ty điện tín và cơ quan tài chính. Các sản phẩm mật mã lượng tử hiện nay vẫn chưa hoàn bị. Vì chúng rất nhạy cảm, bị ảnh hưởng của các tạp âm xung quanh, vì vậy cần loại cáp quang có chất lượng cao hơn. Thêm vào đó, khoảng cách truyền hiện nay cũng bị hạn chế. Tuy vậy, giới khoa
học tin rằng, công nghệ bảo mật lượng tử sẽ ngày càng phát triển và sẽ là kẻ chiến thắng trong cuộc chạy đua về công nghệ bảo mật thông tin hiện nay.