【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：duiyujintiandejisuanjilaishuo，hennanzhaodaoyigedashudesuyinshu，erduitamenlaishuo
，jiangyizhidesuyinshuxiangchenghenrongyidedaonageshu。yinci，shuxuenanduquebaolebaomixing。

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·aiketezaiyipiankaichuangxingdelunwenzhongbiaoming
，miyaofenpeiguochengdeanquanxingketongguozhijieliyongliangzixitongduyoudetexinglaibaozheng，erjingdianwulixuezhongmeiyoudengxiaotexing
，zhejiushiliangzijiuchan。

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。

zaimimaxuedebeijingxia，zheyiweizhefasongzhehejieshouzheketongguojiuchandeliangzixitongzaitamenzhijianchanshenggongxiangdejieguo，erdisanfangwufamimihuodeyouguanzhexiejieguoderenhexinxi。yinweirenheqietingdouhuiliuxiamingxianbiaojiruqindehenji。jianeryanzhi：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

該(gai)實(shi)驗(yan)涉(she)及(ji)兩(liang)個(ge)單(dan)離(li)子(zi)，一(yi)個(ge)用(yong)於(yu)發(fa)送(song)器(qi)，一(yi)個(ge)用(yong)於(yu)接(jie)收(shou)器(qi)，都(dou)被(bei)限(xian)製(zhi)在(zai)單(dan)獨(du)的(de)陷(xian)阱(jing)中(zhong)，這(zhe)些(xie)陷(xian)阱(jing)與(yu)光(guang)纖(xian)鏈(lian)路(lu)相(xiang)連(lian)。在(zai)這(zhe)個(ge)基(ji)本(ben)的(de)量(liang)子(zi)網(wang)絡(luo)中(zhong)，離(li)子(zi)之(zhi)間(jian)的(de)糾(jiu)纏(chan)在(zai)數(shu)百(bai)萬(wan)次(ci)運(yun)行(xing)中(zhong)都(dou)能(neng)以(yi)創(chuang)紀(ji)錄(lu)的(de)高(gao)保(bao)真(zhen)度(du)產(chan)生(sheng)。

ruguomeiyouzhezhongchixudegaozhiliangjiuchanyuan，gaixieyijiuwufayishijiyouyiyidefangshiyunxing。tongyangzhongyaodeshi，yaozhengmingjiuchandedaoleshidangdeliyong，xutongguozhengmingshifouweifanlebeierbudengshidetiaojianlaiwancheng。ciwai

，weilefenxishujuheyouxiaotiqumiyao，xuyaozaililunfangmianqudezhongdajinzhan。

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)。