顛覆個體識別，量子力學讓以假亂真或成歷史

談到保密性，量子世界提供了無出其右的資源。比如，根據量子物理的原理，量子加密可提供絕對保密的信息。這也是為什麼政府、軍方還有其他社會組織急於發展和使用這項技術的原因。然而，目前量子保密性有怎樣的實際應用，是一個重要問題。

如今，Michail Loulakis和他的團隊給出了一個可能的答案。這位來自希臘雅典國家技術大學的科學家和他的同事研究出如何利用量子力學來實現準確的個體識別。

他們聲稱，量子生物統計學將使個體識別更加準確，而且更不容易冒充。另外，該研究團隊還基於量子物理的原理精確的量化了量子生物統計學的性能。

這項新技術是基於人眼的一種廣為人知的能力——識別單光子。人眼對於光的檢測依賴於視網膜視桿細胞中的視網膜紫制分子對單光子的敏感，再通過一個複雜的光傳導機制將信號送到大腦中。

早在1940年代，實驗就發現人類可察覺僅有少量光子的閃光信號。這個檢測的過程實際上就是一個量子力學的過程，而且受到量子物理的支配。另外，實際檢測到閃光的概率還與人眼中的環境有關。這個環境決定了到達視網膜中光子的數目和路徑。

因此，光子穿過角膜、前房、瞳孔、晶狀體和玻璃體的效率也是重要的因素。該效率還依賴於光子在視網膜上某一點的吸收效率，這一吸收效率在整個視網膜上也並非是一致的。科學家們用單一參量alpha 來表徵所有這些與環境相關的因素，再通過一個不斷的向人眼發送閃光信號的實驗，來計算出人眼對閃光識別的效率。

量子生物統計則採用完全不同的方法來處理問題。其實驗首先假設檢測到閃光的效率一定，然後利用與之前相同的實驗來測量參量alpha。特別的是，Loulakis和他的團隊提出了一種測量alpha在視網膜中變化規律的方法。而Alpha的變化規律，又被稱作alpha地圖，與人眼中的神經、血管以及光敏細胞的分布相關，而且對於每個個體來說是唯一的。因此，alpha地圖可作為一個很好的生物特徵，而且很明顯是可以保密的。

一旦測量得到alpha地圖，就可以用它來識別個體。這也是量子物理學原理實際應用的地方，因為量子物理對於冒充者破壞此系統的能力給出了一個明確的限制。對應的識別過程也非常明確。

Loulakis和他的團隊根據alpha地圖設計出閃光的特徵，並將這些特徵採用不同的光強標記使得這些特徵可被某一具有特定alpha地圖的人識別出來，而對於其他人來說則是雜亂無章的。之後再將這類特徵的閃光隨機發出，讓人進行識別。

與此同時，另一位惡意的冒充者Eve，不能輕易的矇混過關。想騙過這個系統，Eve一個可能的方法是猜測alpha地圖然後作出相應的響應。然而，隨著事前對alpha地圖測量點的增加，Eve這樣做成功的概率極低甚至是完全不存在。另一個可能的方法是Eve直接測量接受者的alpha信息。但是Loulakis和他的同事表示，這將需要超越目前所有測量精度的技術，因此也是不可能的。

關於此項技術的一個重要的問題是，需要通過幾次測試才能正確的識別一個個體。這將依賴於識別的準確性需求。目前有兩種識別錯誤，第一種稱為正錯誤：錯誤的將Eve識別為接收者 。第二種稱為負錯誤：不能識別接收者。

Loulakis和他的同事表示，「正錯誤和負錯誤的概率分別為十億分之一和千分之一。」Loulakis和他的同事還表示，達到以上的識別精度僅需要6次測量。「實際應用中，6次測量可在一分鐘內完成。」

雖然這一有趣的工作為量子生物統計學籌划了一個方法。然而，研究團隊掩蓋了一些潛在的問題。其中一個非常重要的問題是，如何精確的獲得任何一個人的alpha地圖，目前關於這個問題還沒有答案。

另一個問題是，alpha地圖將隨者時間變化的規律位置。隨著年齡的增加，每個人的視力都會衰退。這也意味著alpha地圖會有一個不確定的有效期。另外，alpha地圖也可能會在短期內改變。很多人都經歷過視力改變，而導致改變的原因有很多，比如感冒、喝酒甚至蟲子飛到眼睛裡。如果alpha地圖被定性為一個可變的生物特徵，那麼對其可用性的確定需要耗費大量的工作。

雖然如此，量子生物統計學還是凸顯了生物學中對於量子過程的研究興趣日益增長這一事實。當然，未來需要走的路也很長。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！