简述量子加密技术

量子技术是目前世界上很多科技强国的研究对象,当然我国也不例外。在之前的文章中我们说过,随着量子计算机的出现,恐对现行的加密算法实现毁灭性的打击。所以,我们今天要说的就是“使用魔法打败魔法”的量子加密技术。

量子加密技术

量子加密技术

量子加密技术是利用量子特性及原理,进行密钥的生成、明文的混淆加密、密文的还原解密、密文的通信、反窃听等一系列加密技术。

量子加密利用量子力学中测量对粒子物理状态产生不可逆影响的属性,也就是量子不可测量的特性,来确保通讯密钥的安全传递。所以它不仅可以解决一次一密的密码本传输问题,还能确保在传输密钥时不会被第三方窃听和复制。

量子加密技术

量子加密技术的特性

窃听会影响量子状态,从而暴露窃听行为。复制行为无法进行是因为“量子不可克隆定理”。量子加密的密钥是在通信时随机产生的,而且无法被窃听和破解。目前量子加密技术在通信传输上应用比较广泛的是量子密钥分发(quantum key distribution,简称QKD)技术。

量子密钥分发

量子密钥分发使通信的双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥,来对信息进行加解密。通信双方只需共享一次一密的密钥,他们就可以在公开信道传输加密后的报文。

当然第三方直接切断通讯也可以,切断发送端或者接收端通信媒介即可,但是通信也因此中断,从而无法获取任何有价值的信息。而只要第三方以各种手段介入通信过程,他的窃听行为就会导致通信双方感知和预警。

量子密钥分发

BB84协议

BB84协议是QKD技术中最具有代表性的,它的一大优点是它不需要量子纠缠,因为量子纠缠是一种比较昂贵的资源。BB84方案的具体过程如下图:

量子加密技术

当然,我们没必要看懂(其实是小编没看懂),我们只需知道这很厉害就行了。潘建伟院士在2017年用墨子号卫星实行洲际间的量子密钥分发方案也正是BB84方案。

目前,科学家们仍在努力提高密钥分发的速度同时希望降低分发过程的成本。量子密钥是为数不多的几个的开始商业化的量子技术之一,不管量子密钥分发最后能否带来巨大的商业价值,但它总是人们迈开利用量子技术的重要一步。

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