PDF《无条件安全的希望》

129 位数分解成

64 位素数*

65 位素数,

1977 年的计算机水平要耗时

400 万年计算 出来;

到1994 年,

8 个月就可以破解掉;

而如果人们 发明了量子计算机,

2000 个Qubit 的量子计算机

1 秒就能破解. 郭光灿说,这种密码方案也只是相对安全, 即 计算安全性―― ―原理上可破译, 但须耗费极大的时 间和资源.而一旦量子计算机研制成功, 现有的基 于大数分解的 RSA 密钥将无密可保. 在路上 的量子密码 密码的安全性有两种, 一种为计算安全性, 原 理上可破译, 但须耗费大量的时间和资源;

第二种是 无条件安全性, 原理上不可破译, 无论窃听者能力如 何强大.一次一密可以做到无条件安全, 问题是如 何分配密钥. 郭光灿指出, 现在我们可以靠量子密 码来解决这个问题. 量子密码是利用信息载体 (例如光子等粒 子) 的量子特性,以量子态作为符号描述的密 码. 利用量子的性质, 量子的不确定性和概率 性, 可以规避经典密码中的短板. 郭光灿介绍 说, 经典比特只有

0、

1 两种状态,例如对应着晶 体管的电流导通和截止两种状态;

由于态叠加 原理, 量子比特不仅可以处在

0、

1 两种状态, 还 可以处在

0、

1 的叠加态,例如对应着电子自旋状 态、 光子的偏振状态. 另外, 量子密码的安全性由量子力学的物理原 理保障. 根据 测量塌缩理论 (对量子态进行测量将 会改变最初的量子态) , 窃听者的存在会引入额外误 码. 比如, 无窃听者存在时, 误码率为 0;

受截取重 发攻击时, 误码率为 25%.当误码率超过了阈值, 就 表示信道中间存在窃听者.此时警报响起, 停止密 钥分发, 已分发密钥丢弃不用. 郭光灿说. 量子密钥建立密码的程序可以发现窃听, 经典密码是做不到的,这是量子密码的安全 性. 郭光灿告诉记者, 理论上能够证明, 量子密 码不仅能抵抗经典的截取重发攻击,即使在量 子攻击下也是安全的. 实际上, 量子密钥分配的理论安全性已得到了 严格的数学证明.1999 年, 首个量子密钥分配的无 条件安全性证明被提出;

2001 年,理想的 BB84 协 议被证明无条件安全. 现在已经快到实用阶段了. 郭光灿介绍说,

2004 年, 其课题组在国际上首次成功分析实际光纤 量子密码系统不稳定的原因, 并使用法拉第反射镜 的迈克尔逊干涉方案实现了国际上第一个城际量 子密码实验, 量子线路长度

125 公里, 创下了当时 的世界纪录. 当前,量子密码技术的应用化还面临若干障 碍, 主要的有量子密码系统的实际安全性问题, 即由 于器件等的非理想性导致安全性漏洞.量子密码系 统必须能经受得住现有所有可能手段的攻击才可 以实际应用.另外, 提高密码比特率、 研制实用量子 中继器等也是重要的问题. 最近,丹麦 Aarhus 大学教授 Martin Kristensen 着手研究使用集成光学的方法制造量子密码芯片, 已取得了初步成果. 预计在

5 到10 年内, 就会有能 够投入市场的量子密码芯片成品. 郭光灿说. 数字 广东科学中心 (以下简称中心) 毗邻广州大学 城, 屹立于珠江下游小谷围岛西侧, 三面环水, 气 势恢宏. 作为广东科普的主战场, 该中心集科普教 育、 科技成果展示、 学术交流等于一体, 是亚洲规 模最大、 功能最全的科普场馆. 深受观众喜爱的科学公园 广东科学中心具有科普教育、 科技成果展示、 学术交流、 休闲旅游四大功能, 是广东省重要的公 益性科普教育基地. 馆内目前设有