Mystic Horse: An Elegant Being分享 http://blog.sciencenet.cn/u/gl6866 中国社会科学院哲学研究所研究员

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浅谈量子密码技术

已有 5667 次阅读 2010-1-16 18:44 |个人分类:理解科学|系统分类:科普集锦| 量子密码, 传统密码

我们的社会之所以能够正常运行,就得益于人与人之间的信任机制。商人信任合作伙伴,合作伙伴信任商人;学生信任教师,教师信任学生;丈夫信任妻子,妻子信任丈夫;等等,只有人与人之间建立了信任关系,社会才能正常运转。与社会所不同的是建立信任的具体途径,社会之中的信任是通过亲情、友情、爱情等纽带建立起来的。这当然是理想的状况来。可是,理想毕竟是理想,如果大家都具有很高的道德准则,就能达到这种理想的境界。

可是在现实生活中,这种理想的环境只能是一种梦想和奢望。出门我们必须锁门,带好钥匙,在路上不要被小偷窃取了钱包等。现在除了我们当下生活的物理世界之外,还创造了一个可能世界的虚拟环境。这就是由网络组成的另外一个“生活世界”。随着生产力的提高,吃饭问题估计能够基本解决。然而,人不仅要有基本的动物性需求,而且还要有精神层面的诉求。因而,当我们在网络空间进行交往时,同样存在这像物理空间中的安全性的问题。我们可以在网络上设立自己的电子邮箱,进入公共的电子银行等,所有这些,同样少不了“钥匙”。但这类钥匙则不是物理性质的,而是数字形式的,通常是数字串或数码串这样的比特串组成的。只有将此类比特串输入电子邮箱以及电子银行等,才能进入其中,看到相应的信息内容。

在虚拟空间中,一个基本原则就是建立某种信任机制,这样的一种理念来自于我们所处的社会。其核心就是可信计算技术:用户信任计算机,计算机信任用户,用户在操作计算机时需要证明自己的身份,计算机在为用户服务时也要验证用户的身份。但是在虚拟世界里,由于一切信息都以比特串的形式存在,而要想建立一种比特串的信任机制,就必须使用密码技术。所以说,密码技术是可信计算的核心技术,也就是说,密码技术就是数学算法进行加密的。既然是数学的算法,那么就存在这“魔高一尺,道高一丈”的情况。你有加密技术,我就有破解技术。总之,加密和解密就是猫捉老鼠的游戏。如何才能彻底避免这种猫捉老鼠的尴尬局面呢?科学家便想到了在虚拟空间中使用“物理性”的“钥匙”,这就是“量子密码术”(quantum cryptography)

量子密码术是以密码学和量子力学(quantum mechanics)为基础、利用量子物理学方法实现密码思想的一种新型密码体制,与当前普遍使用的以数学为基础的密码体制,即数学密码,相比,量子密码通过具有量子效应的光信号,即量子信号,实现,其基础是量子物理; 而数学密码通过经典信号实现,其基础是某些数学问题(如大整数因式分解、离散对数问题的难解性等)。所谓量子信号是指量子效应明显的信号,如单个光子、压缩光信号等,所谓经典信号是指通过经典物理可以描述的信号,如电磁信号、电信号、普通的光信号等。由于量子光通信以及量子计算越来越重要,量子密码具有良好的前景。量子密码方案具有无条件安全性和对扰动的可检测性两大主要优势,另外还具有防电磁干扰、抵抗具有超强计算能力的计算系统的攻击。

量子密码术用我们当前的物理学知识来开发不能被破获的密码系统,即如果不了解发送者和接受者的信息,该系统就完全安全。英语单词量子(quantum)本身的意思是指物质和能量的最小微粒的最基本的行为:量子理论可以解释存在的任何事物,迄今为止,似乎还没有跟它相违背的
东西。量子密码术与传统的密码系统不同,它依赖于物理学作为安全模式的关键方面而不是数学。实质上,量子密码术是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的密码系统,其特征是可以探测到在通信过程中是否被窃听。如果被窃听,误码率将大幅上升,系统便立即改用其他信道。理论上其他微粒也可以用,只是光子具有所有需要的特质,它们的行为相对较好理解,同时又是最有前途的高带宽通讯介质光纤电缆的信息载体。

据说量子密码技术,可以知道文件是否被别人看过。这样似乎对于司法更有利了。


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1 刘耀

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