定义
依靠量子力学现象安全加密信息的方法。
安全性可以是通信系统的重要质量。 其中一个核心方面是保密性,即不可能窃听,即未经授权的人没有机会拦截传输的信息。 另一个方面是身份验证,即验证线路另一端的人是否是他或她假装的人的安全方法。
这种安全需求通常通过密钥方案来满足。 当使用所谓的一次性键盘时,已知信息传输是完全安全的,即一个完全随机的密钥,与消息具有相同的长度,并且只使用一次。 然而,这引发了密钥分发的问题,即生成由发送者和接收者共享的密钥,同时确保没有其他人可以知道它。 此问题通常通过使用非对称密钥方案来解决,该方案涉及公钥和私钥,其中公钥用于加密,私钥用于接收端解密,并且私钥不能从公钥计算。 后一种断言最终基于计算假设,例如,分解大数是一项计算非常密集的任务的假设。 在这种计算安全的系统中,理论上可以通过分解大量数字从公钥计算私钥,但是即使使用最先进的计算机也需要很长时间。 因此,至少在足够长的时间内,密钥可以被认为是安全的。 然而,这可能会改变,例如随着量子计算机的出现,它应该能够在更短的时间内解决这些分解任务,或者如果要发明一种用于分解数字的有效数学算法。 后者在多年的研究中尚未被发现,但并未证明它不存在——事实上,甚至可以想象有人已经在没有向公众透露这一事实的情况下开发了这样的算法。
量子密码学是一种获得完美(无条件)安全性的方法。 它通常涉及量子密钥分发,即一种密钥分发系统,它利用量子力学以完美的安全性禁止任何人都可以拦截或破解密钥。 生成的密钥是完全随机的(通常不是例如两个大素数的乘积),并且肯定没有办法打破这样的系统,例如使用精细的计算手段。 关于量子密钥分发的文章更详细地解释了这一点。 一个问题是量子密钥分发系统往往相对较慢。 当生成的密钥用作一次性键盘时,这极大地限制了数据传输速率,而重复使用密钥并不完全安全。
已经通过实验证明了几种量子通信方案,现在甚至有商业版本,例如银行或军方用于特别敏感的通信。 严格地说,在实际实现中通常无法实现无条件安全。 例如,使用弱光脉冲而不是单光子进行密钥分配可以为脉冲分裂或脉冲克隆攻击创造一些成功的机会。 此外,人们还担心模拟攻击(“中间人”攻击),其中窃听者拦截传输并自己充当发送者。 这种风险正在被仔细研究,并通过量子密码学的进一步改进来最小化或消除。 必须制定标准,准确定义假设真正无条件安全的条件。
参考文献
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