密码囚徒

英国布里斯托大学电子及电机工程系教授瑞若堤说:“如果量子计算机成真,一切都会不一样.”

有专家表示,量子计算机的计算速度可提高10亿倍,1个400位长的数分解成质数乘积,如果采用巨型机需10亿年,而用量子计算机只要一年便可得出结果.



绝对安全的量子密码

未来,量子计算机的出现虽然会对传统密码产生颠覆,但是量子信息学也生成了一种理论上无法破解的密码——量子密码.

相比目前还没有实际出现的量子计算机而言,量子密码的实现更为简单,目前已经出现了一些试用的案例.


量子密码和传统密码的差别在于,即使有了量子计算机,量子密码仍旧无法破译.之所以能有这样的特性,是因为它使用了量子状态作为密钥,具有不可复制性,因而更无破译的可能,可以达到“绝对的安全”.

这种模式在传递量子钥匙分配的时候,首先是发出一系列的单光子,光子的偏振状态随机地制备在垂直或平行方向,或者对角方向及斜对角方向.可以利用光子的偏振方向进行编码,例如可以规定水平方向和对角方向代表0,而垂直和斜对角方向表示1.

密码发送者制备光子的偏振状态,使得其偏振方向随机地处在四种偏振方向的一个,然后送出光子,接收者也随机决定用水平－垂直模式或者对角－斜对角模式的偏振测量仪器之一来测量光子的偏振方向.

根据量子物理中的海森堡测不准原理,接收者只有在选取的测量仪器的模式与发送者的模式相同的时候,得到的结果才和发送者的结果一样,否则采用了不同的模式就会得到不同的结果.

传送后,发送方和接受方会进行非加密的联络,接收方告诉发送方它是采用哪种模式接收的光子,发送方也会告诉接收方哪些模式的测量方式和他是一致的,进而让接收方删除掉采用不同的模式接收的光子,而相同模式接收的光子的偏振方向的编码便成为了钥匙,用以对信息加密或解密.

如果有人想在信息的发送方和接收方之间截获这道光子流,获取其中的信息,由于海森堡 原理的关系,窃听者的行为就会被发现.首先基于“单量子不可复制定理”,在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的.窃听者如果通过测量窃听,则当 测量仪器的模式与通信双发使用的模式不同时,测量必然改变量子的状态.

这样即使窃听者将依照测到的结果重新传给接收者,就一定会产生误差,发送者和接收者可以选择性地比较一些位,以确定误码率的大小,来检测是否出现了窃听者.