隨著越來越多的傳統(tǒng)人工業(yè)務(wù)被網(wǎng)絡(luò)電子業(yè)務(wù)所取代，我國(guó)信息高速公路的建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了蓬勃發(fā)展的階段。加密技術(shù)、認(rèn)證技術(shù)、數(shù)字簽名等很多技術(shù)問題亟待解決，其中信息密碼與安全的地位尤為突出。量子密碼技術(shù)以測(cè)不準(zhǔn)原理和單光子的不可分割性作為理論基礎(chǔ)成為目前安全性最強(qiáng)的加密手段，雖未廣泛應(yīng)用但前景無限。量子密碼的研究為追求信息的絕對(duì)安全提供了技術(shù)保障。

量子密碼利用物理學(xué)原理保護(hù)信息 與傳統(tǒng)密碼學(xué)不同

量子密碼研究的核心內(nèi)容就是，如何利用量子技術(shù)在量子信道上安全可靠地分配密鑰。從數(shù)學(xué)角度上講如果把握了恰當(dāng)?shù)姆椒ㄈ魏蚊艽a都可破譯，但與傳統(tǒng)密碼學(xué)不同，量子密碼學(xué)利用物理學(xué)原理保護(hù)信息。通常把“以量子為信息載體，經(jīng)由量子信道傳送，在合法用戶之間建立共享密鑰的方法”，稱為量子密鑰分配（quantum key distribution, QKD），其安全性由“海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理”及“單量子不可復(fù)制定理”保證。

1.量子密碼理論

量子密碼技術(shù)應(yīng)用量子力學(xué)的基本理論,包括海森伯格的測(cè)不準(zhǔn)原理和單光子的不可分割性,從而解決了典型密碼一直無法完善處理的安全性問題。假設(shè)竊聽者可觀察到傳統(tǒng)信道上發(fā)送的信息，也可觀察及重發(fā)量子信道上的光子。

假設(shè)Alice要將一個(gè)比特序列m發(fā)送給Bob。她先對(duì)m中的每個(gè)比特bi隨機(jī)地選擇極化基B1或B2對(duì)其進(jìn)行編碼：如果Alice對(duì)比特bi選擇極化基B1則當(dāng)bi＝0時(shí)就編碼成|↑〉，當(dāng)bi＝1時(shí)就編碼成|→〉（也可以將0編碼成|→〉，而將1編碼成|↑〉）如果Alice對(duì)比特bi選擇極化基B2，則當(dāng)bi＝0時(shí)就編碼成|↖〉，當(dāng)bi＝1時(shí)就編碼成|↗〉。

2量子密碼安全協(xié)議

Charles H. Bennett與Gilles Brassard 1984年發(fā)表的論文中提到的量子密碼分發(fā)協(xié)議，后來被稱為BB84協(xié)議。BB84協(xié)議是最早描述如何利用光子的偏振態(tài)來傳輸信息的。這個(gè)協(xié)議的安全性還基于量子力學(xué)的一個(gè)性質(zhì)：非正交的狀態(tài)間無法通過測(cè)量被徹底的分辨。BB84協(xié)議利用兩對(duì)狀態(tài)，分別是光子偏振的兩個(gè)直線基"+"：水平偏振（0°）記作|→〉，垂直偏振（90°）記作|↑〉；和光子偏振的兩個(gè)對(duì)角基"×"：45°偏振記作|↗〉，和135°偏振記作|↘〉。

這兩對(duì)狀態(tài)互相不正交，無法被徹底的分辨。比如選擇基"+"來測(cè)量|↑〉，會(huì)以100%的概率得到|↑〉。但選擇基"+"來測(cè)量|↗〉，結(jié)果是隨機(jī)的，會(huì)以50%的概率得到|→〉，或以50%的概率得到|↑〉，而原始狀態(tài)的信息丟失了。也就是說，當(dāng)測(cè)量后得到狀態(tài)|↑〉，我們不能確定原本的狀態(tài)是|↑〉還是|↗〉，這兩個(gè)不正交的狀態(tài)無法被徹底分辨。

隨著科技的進(jìn)步，信息交換手段越來越先進(jìn)，速度也越來越快，信息的內(nèi)容和形式越來越豐富，信息的規(guī)模也越來越大。由于信息量的集聚增加，保密需求也從軍事、政治和外交領(lǐng)域擴(kuò)展到民用和商用。量子密碼學(xué)正在逐步滲透到通信、電子政務(wù)、金融系統(tǒng)乃至航天科技。我國(guó)是國(guó)際上最早從事量子密碼技術(shù)研究的國(guó)家之一，20多年來，我國(guó)密碼科技工作者在蕪湖“量子政務(wù)網(wǎng)”等多個(gè)項(xiàng)目中取得優(yōu)異成績(jī)，我們正在逐步邁進(jìn)量子信息時(shí)代。

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