量子密码学发展简介.doc

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1、量子技术在密码学上的应用分为两类：一是利用量子计算机对传统密码体制的分析；二是利用单光子的测不准原理在光纤一级实现密钥管理和信息加密,即量子密码学。量子计算机是一种传统意义上的超大规模并行计算系统，利用量子计算机可以在几秒钟内分解RSA129的公钥。根据internet的发展，全光网络将是今后网络连接的发展方向，利用量子技术可以实现传统的密码体制，在光纤一级完成密钥交换和信息加密,其安全性是建立在Heisenberg的测不准原理上的，如果攻击者企图接收并检测信息发送方的信息(偏振)，则将造成量子状态的改变，这种改变对攻击者而言是不可恢复的，而对收发方则可很容易地检测出信息是否

2、受到攻击。目前量子加密技术仍然处于研究阶段,其量子密钥分配QKD在光纤上的有效距离还达不到远距离光纤通信的要求。量子密码技术是量子物理学和密码学相结合的一门新兴学科，它是利用量子物理学方法实现密码思想的一种新型密码体制。利用量子效应保护信息的思想是哥伦比亚大学学者首先提出的，在他的论文《共辄编码》中提出了2个概念：量子钞票和复用信道。该论文开创了量子信息安全的先河,对量子密码技术起到了很大的推动作用。但是,由于当时技术面的局限性,该论文在当时没能获准发表,直到1979年才得以发表年举行的第20次计算机科学基础大会上讨论了的思想，但没形成成熟的结论。直到1984年，他们经过研究

3、,提出著名的量子密钥分配概念。从此，量子密码技术引起了国际密码学界的高度重视，人们开始对量子密码进行研究并取得了大量的研究成果。经过30多年的研究与发展，逐渐形成了I：匕较系统的量子密码理论体系。其主要涉及量子密钥分配、量子密码算法、量子密钥共享、量子密钥存储、量子密码安全协议、量子身份认证等方面。从2003年起，瑞士日内瓦的idQuantique以及美国纽约市的神奇量子科技(MagiQ),都发表它传送了150公里远，创下纪录，并将在2005年初上市。除此之外，IBM、富士通以及东芝等也正在加紧研发。这些上市的产品，借着Y光纤便可将钥匙传送到几十公里以外的华尔街量化交易员的葛

4、尔方(RobertGelfond)评论道：“少数顾客正在测试、使用这个系统，不过还未在任何网路上广为配置。“如果窃听者伊芙想偷看这一串光子，量子力学会使她无法使用两种滤片来侦测一个光子的指向。如果她选错滤片，则可能改变偏振方向，造成失误。有些政府及金融机构担心，如果把今天所截获的加密讯息存放10年以上，到时候量子电脑就会解开它。美国洛沙拉摩斯国家实验室的量子密码研究员休斯(RichardJ.Hughes),提51

5、—些其他必须长时间保密的资讯：人口普查的原始资料、可口可乐的配方，或是商用卫星的指令。(还记得“午夜船长”吗？他在1984年曾窃据了HBO四分多钟。)量子密码系统的

6、其他可能客户，还包括了提供客户超机密服务的电信业者。目前，想将量子密码技术放到实际网路上(而非点对点联系)的首次尝试，已经开始在进行。美国国防高等研究计划署资助了一个计划，连接六个网路节点，涵盖麻州剑桥的哈佛大学、波士顿大学，以及BBN科技公司(这家公司在建立网际网路上曾扮演关键角色密钥透过专用的连结发送，然后将加密过的讯息,透过网际网路传送出去。BBN负责这项计划的艾略特(ChipElliott)说：“这可是第一次在实验室外连续操作量子密码网路。”这个网路传送的是一般非机密网路讯息，目的只是用来证实这个技术确实可行。艾略特表示：“我想与这里唯一有关的机密，就是哪儿有停车位

7、。”2004年秋天,日内瓦的网际网路服务供应商Deckpoint,与idQuantique共同展示了一个网路，可以将日内瓦内的好几个伺服器资料备份到10公里外的站台，并透过量子加密网路，频繁地发送新钥匙。现在的量子密码术仅限在地区性的网路上。这项技术的威力在于，任何人只要刺探钥匙的传送，都一定会更动到钥匙。但这也意味着，我们没办法借着网路设备将携有量子钥匙的讯号放大,然后继续传输到下一个中继器。光学放大器会破坏量子位元。量子加密术运用许多先进的技术,其中有些做法仍然停留在实验室阶段，为了扩张连结范围，研究人员正在尝试以光纤之外的媒介传送量子钥匙。科学家爬到山巅(在那样的高度下

8、,大气的干扰可以减到最小),想证明透过大气来发送量子钥匙是可行的。洛沙拉摩斯国家实验室在2002年所做的一个实验，建造出一个1公里远的连结。同年，英国法恩堡(Farnborough)的QinetiQ,与德国慕尼黑的卢特维格-麦西米连大学合作，在阿尔卑斯山南边两个距离23公里的山顶间做了另一个实验。他们进一步改良技术，例如使用较大的望远镜来侦测、用较佳的滤镜以及抗反射镀膜，希望由此建造出一个系统，收发距离1000公里以上的讯号，这样的距离足以到达低轨道卫星。一个卫星网路便可以涵盖全球。(欧洲太空总署正展开