【今日視點】

◎本報記者 張夢然

密mi碼ma學xue的de藝yi術shu是shi巧qiao妙miao地di轉zhuan換huan信xin息xi，使shi它ta們men對dui除chu了le預yu期qi的de接jie收shou者zhe之zhi外wai的de每mei個ge人ren都dou毫hao無wu意yi義yi。現xian代dai密mi碼ma方fang案an，例li如ru支zhi持chi數shu字zi商shang務wu的de方fang案an

，通tong過guo要yao求qiu對dui手shou執zhi行xing消xiao耗hao大da量liang計ji算suan能neng力li的de數shu學xue運yun算suan，來lai防fang止zhi被bei非fei法fa破po譯yi信xin息xi（例如信用卡信息）。

然而，從1980年(nian)代(dai)開(kai)始(shi)，密(mi)碼(ma)學(xue)引(yin)入(ru)了(le)巧(qiao)妙(miao)的(de)理(li)論(lun)概(gai)念(nian)，安(an)全(quan)性(xing)不(bu)再(zai)依(yi)賴(lai)於(yu)竊(qie)聽(ting)者(zhe)的(de)有(you)限(xian)數(shu)字(zi)處(chu)理(li)能(neng)力(li)。相(xiang)反(fan)
，量(liang)子(zi)物(wu)理(li)學(xue)的(de)基(ji)本(ben)定(ding)律(lv)限(xian)製(zhi)了(le)對(dui)手(shou)最(zui)終(zhong)可(ke)以(yi)攔(lan)截(jie)多(duo)少(shao)信(xin)息(xi)。在(zai)一(yi)個(ge)這(zhe)樣(yang)的(de)概(gai)念(nian)中(zhong)
，隻(zhi)需(xu)對(dui)所(suo)使(shi)用(yong)的(de)物(wu)理(li)設(she)備(bei)進(jin)行(xing)一(yi)些(xie)一(yi)般(ban)性(xing)假(jia)設(she)
，就(jiu)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)安(an)全(quan)性(xing)。這(zhe)種(zhong)“獨立於設備”的方案長期以來一直受到追捧，但迄今仍然遙不可及。

來自英國牛津大學
、瑞士洛桑聯邦理工學院
、蘇黎世聯邦理工學院、日內瓦大學及法國原子能和可替代能源委員會的國際研究團隊在《自然》雜誌報告了此類協議的首次演示，從而朝著提供強大安全性的實用設備邁出了決定性的一步。

鑰匙是秘密

安(an)全(quan)通(tong)信(xin)就(jiu)是(shi)保(bao)持(chi)信(xin)息(xi)的(de)私(si)密(mi)性(xing)。而(er)令(ling)人(ren)驚(jing)訝(ya)的(de)是(shi)，在(zai)現(xian)實(shi)世(shi)界(jie)的(de)應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)中(zhong)
，合(he)法(fa)用(yong)戶(hu)之(zhi)間(jian)的(de)大(da)部(bu)分(fen)交(jiao)易(yi)都(dou)是(shi)公(gong)開(kai)進(jin)行(xing)的(de)。關(guan)鍵(jian)是(shi)發(fa)送(song)者(zhe)和(he)接(jie)收(shou)者(zhe)不(bu)必(bi)隱(yin)藏(zang)他(ta)們(men)的(de)整(zheng)個(ge)通(tong)信(xin)。

本質上
，他們隻需要分享一個“秘密”。這zhe個ge秘mi密mi是shi一yi串chuan比bi特te
，稱cheng為wei加jia密mi密mi鑰yao，它ta使shi擁yong有you它ta的de每mei個ge人ren都dou能neng夠gou將jiang編bian碼ma消xiao息xi轉zhuan換huan為wei有you意yi義yi的de信xin息xi。但dan問wen題ti是shi如ru何he確que保bao隻zhi有you合he法fa方fang共gong享xiang密mi鑰yao呢ne？

例如
，在底層的密碼算法中
，最廣泛使用的密碼係統之一RSA的密鑰分配基於未經證實的猜想，即某些數學函數易於計算但難以還原。更具體地說
，RSA依賴於這樣一個事實：對(dui)於(yu)今(jin)天(tian)的(de)計(ji)算(suan)機(ji)來(lai)說(shuo)
，很(hen)難(nan)找(zhao)到(dao)一(yi)個(ge)大(da)數(shu)的(de)素(su)因(yin)數(shu)
，而(er)對(dui)它(ta)們(men)來(lai)說(shuo)，將(jiang)已(yi)知(zhi)的(de)素(su)因(yin)數(shu)相(xiang)乘(cheng)很(hen)容(rong)易(yi)得(de)到(dao)那(na)個(ge)數(shu)。因(yin)此(ci)，數(shu)學(xue)難(nan)度(du)確(que)保(bao)了(le)保(bao)密(mi)性(xing)。

但dan是shi，今jin天tian不bu可ke能neng的de事shi情qing

，對dui於yu未wei來lai卻que可ke能neng會hui很hen容rong易yi實shi現xian。眾zhong所suo周zhou知zhi，量liang子zi計ji算suan機ji能neng比bi經jing典dian計ji算suan機ji更geng有you效xiao地di找zhao到dao質zhi因yin數shu。一yi旦dan擁yong有you足zu夠gou多duo量liang子zi比bi特te的de量liang子zi計ji算suan機ji得de以yi運yun用yong，RSA編碼注定會變得可滲透。

量子理論不僅為破解數字商務核心的密碼係統提供了基礎，而且還為該問題的潛在解決方案提供了基礎，那是一種與RSA完全不同的密鑰分配方式，其與執行數學運算的難度無關
，而是與基本物理定律有關，這種方式就是量子密鑰分發（QKD）。

量子認證的安全性

1991年，波蘭裔英國物理學家阿圖爾·埃ai克ke特te在zai一yi篇pian開kai創chuang性xing的de論lun文wen中zhong表biao明ming，密mi鑰yao分fen配pei過guo程cheng的de安an全quan性xing可ke通tong過guo直zhi接jie利li用yong量liang子zi係xi統tong獨du有you的de特te性xing來lai保bao證zheng
，而er經jing典dian物wu理li學xue中zhong沒mei有you等deng效xiao特te性xing，這zhe就jiu是shi量liang子zi糾jiu纏chan。

量(liang)子(zi)糾(jiu)纏(chan)是(shi)指(zhi)在(zai)單(dan)獨(du)的(de)量(liang)子(zi)係(xi)統(tong)上(shang)執(zhi)行(xing)的(de)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)中(zhong)，體(ti)現(xian)了(le)某(mou)些(xie)類(lei)型(xing)的(de)相(xiang)關(guan)性(xing)。重(zhong)要(yao)的(de)是(shi)，兩(liang)個(ge)係(xi)統(tong)之(zhi)間(jian)的(de)量(liang)子(zi)糾(jiu)纏(chan)是(shi)排(pai)他(ta)性(xing)的(de)，因(yin)為(wei)沒(mei)有(you)其(qi)他(ta)任(ren)何(he)東(dong)西(xi)可(ke)與(yu)這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)相(xiang)關(guan)聯(lian)。

在zai密mi碼ma學xue的de背bei景jing下xia，這zhe意yi味wei著zhe發fa送song者zhe和he接jie收shou者zhe可ke通tong過guo糾jiu纏chan的de量liang子zi係xi統tong在zai他ta們men之zhi間jian產chan生sheng共gong享xiang的de結jie果guo
，而er第di三san方fang無wu法fa秘mi密mi獲huo得de有you關guan這zhe些xie結jie果guo的de任ren何he信xin息xi。因yin為wei任ren何he竊qie聽ting都dou會hui留liu下xia明ming顯xian標biao記ji入ru侵qin的de痕hen跡ji。簡jian而er言yan之zhi：多虧了量子理論，合法的各方可以超出對手控製的方式相互交流。而在經典密碼學中
，等效的安全保證被證明是不可能的。

多年來，人們意識到基於埃克特想法的QKD方案有一個更顯著的好處：用戶隻需對過程中使用的設備作出非常一般的假設。相比之下，基於其他基本原理的早期QKD形式需要詳細了解所用設備的內部工作原理。QKD的新穎形式通常被稱為“不依賴設備的QKD”，其實驗呈現成為該領域的主要目標。現在，這種令人興奮的突破性實驗現在終於實現了。

從理論到實踐的跨越

gaishiyanshejilianggedanlizi，yigeyongyufasongqi，yigeyongyujieshouqi，doubeixianzhizaidandudexianjingzhong，zhexiexianjingyuguangxianlianluxianglian。zaizhegejibendeliangziwangluozhong，lizizhijiandejiuchanzaishubaiwanciyunxingzhongdounengyichuangjiludegaobaozhenduchansheng。

如ru果guo沒mei有you這zhe種zhong持chi續xu的de高gao質zhi量liang糾jiu纏chan源yuan
，該gai協xie議yi就jiu無wu法fa以yi實shi際ji有you意yi義yi的de方fang式shi運yun行xing。同tong樣yang重zhong要yao的de是shi
，要yao證zheng明ming糾jiu纏chan得de到dao了le適shi當dang的de利li用yong，須xu通tong過guo證zheng明ming是shi否fou違wei反fan了le貝bei爾er不bu等deng式shi的de條tiao件jian來lai完wan成cheng。此ci外wai，為wei了le分fen析xi數shu據ju和he有you效xiao提ti取qu密mi鑰yao，需xu要yao在zai理li論lun方fang麵mian取qu得de重zhong大da進jin展zhan。

在實驗中

，作為“合法方”的de離li子zi位wei於yu同tong一yi個ge實shi驗yan室shi，但dan是shi有you一yi條tiao明ming確que的de路lu線xian可ke將jiang它ta們men之zhi間jian的de距ju離li延yan伸shen到dao千qian米mi甚shen至zhi更geng遠yuan。從cong這zhe個ge角jiao度du來lai看kan，再zai加jia上shang德de國guo和he中zhong國guo在zai相xiang關guan實shi驗yan方fang麵mian取qu得de的de進jin展zhan，現xian在zai將jiang埃ai克ke特te的de理li論lun概gai念nian轉zhuan化hua為wei實shi用yong技ji術shu
，有you了le明ming確que的de前qian景jing。