量子密码,用量子做为密码的途径和前景
应该这么说,量子通信是量子物理和信息科学结合的产物,由于经典密码学并不能保证通信的理论安全性,而量子通信根据量子基本理论而具有绝对的安全性。一旦有窃听存在,就会引起误码,而被通信双方发现。如今最有可能最先实现的量子通信方式是量子密钥分发,即先通过量子密钥分发完成绝对安全的密钥分发,再以“一字一密”的方式进行保密通信。量子密钥分发(QKD)主要包括准备-再测量(prepare-measure)和基于纠缠源(entanglement-based)。经典协议主要是BB84,还有BB92和六态协议。由于分裂攻击的可能,现在协议还需要加入诱骗态,我国王向斌教授的三态协议是很好的应用协议。国内有多个小组在进行的研究,国家也投入比较大,蛮有看点的,但是在实用化上要走的路非常多。
■网友
纠正一个常识性错误,量子密码学≠QKD,以 BB84 协议为代表的 QKD 是前者的真子集。量子密码学广义的来说要分成两部分。
一部分是与之相关的 Post-Quantum Cryptography。起因是Shor算法等一系列交换群的 Hidden Subgroup Problem 的多项式时间量子算法,可以有效攻击以Factoring或者类似问题作为困难假设的公钥密码学系统。但是非交换群的HSP至今没有有效的量子算法,于是很多人开始试图在这个基础上选择合适的问题作为困难假设,比如格密码。比较有趣的是不同的格问题在复杂性类的位置并不见得一样,所以如果我们坚信量子计算机不能有效解决所有格问题的话,必然存在某个格问题可以分离BQP和NP。
另一部分是目前比较火的device-independent quantum info还有untrusted quantum device吧。基本是是承袭BB84和Artur Ekert等一众物理学家设计的协议(QKD为主),对应协议的安全证明用了相当长的时间(BB84是在2000年,Ekert那篇PRL好像就前年)。当然还有前几年从 cluster state quantum computaiton 搞出来的 blind quantum computation(用经典计算机加上一个qubit来测试量子计算机的量子性)。技术上来说就是用非局域性的一系列描述和交互式证明系统吧。这套体系事实上非常有意思,因为它事实上提供了测试量子计算机的量子性的可能方式,另外也存在着和 homomorphic encryption(云端在不知道数据内容的情况下进行运算)结合的可能——这一部分非常有趣,因为甚至提供了用纯经典设备测试量子设备的量子性的方式,以常见的 Learning with Error 作为假设。
总而言之,量子密码(包括量子计算启发的密码)是非常有前景的方向。一方面在实践上具有巨大意义(如新的加密设备和测试量子计算机),另一方面也和不少 fundamental 的问题有着深刻联系。
■网友
前几天听过一个报告,介绍了一点量子密码学的知识首先,需要了解量子纠缠态,通俗一点说就是,假设有两个粒子,其中一个粒子的状态改变了,那么另外一个粒子会马上知道这个改变并且自身做出相应的变化。基于这一点,通信双方在传送消息的时候可以利用它来安全的通信,如果中途消息被修改,截获等,那么发送方会马上得知。基于上面的原理,量子密码是无条件安全的。所以有人说量子密码的实际应用是黑客的末日。中国目前建立了从北京到天津,合肥到芜湖的量子通信的实验,正在逐步发展这方面。希望能帮到你,如果有什么不对,请见谅。
■网友
【量子密码,用量子做为密码的途径和前景】 先搞清楚什么是密码,再搞清楚量子计算技术在密码中的应用!不然你看上面的回答也是一头雾水,密码应用取决于三要素,密钥、算法和密码方案或者密码协议。算法不用大伙研究,各安全厂商都集中在密钥管理和密码方案的安全性设计上,这是云舒大V对密码的误解,觉得密码就得搞算法,密码算法的理论研究交给研究院吧。目前量子密码的主要应用领域有2个,一个是作为”密钥发生器“使用,因为量子不确定性的天然属性,决定了用量子方法产生的”种子密钥“无条件随机。二是密钥交换,利用量子测不准原理进行远距离的密钥交换,解决30年前D-H当年用公钥密码学解决的问题,而我们现在有了另外一种更为先进的密钥交换方式。量子密码没有脱离密码体系,是目前为止最为安全的保密通信方式,但有条件做这方面的好像就只有九州和国盾量子。还有国内密码行业水很深....
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