量子保密通信发展走势以及决策

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1、量子保密通信发展走势以及决策口前，信息已毫无疑问地成为一个国家的重要战略资源，信息系统安全直接关系到国家政治，经济、军事等诸多领域的兴衰成败。由于信息网络的开放性和普遍性，信息网络H益成为“敌对”势力攻击的主要目标。不同的应用背景对信息系统有着不同的安全需求，但是，信息系统的安全保障都需要信息保护技术，对于经典信息系统來说最核心的信息保护技术就是经典密码技术。通过对经典密码发展历程的分析不难看出，计算技术的发展赢接影响密码技术的发展。随着计算技术的快速发展，目前利用网格计算就可以在较短的时间内译现有的许多密码方案。近几年，在电子商务领域被广

2、泛采用的单向压缩函数MD5,SHA・O等被证实存在安全隐患卜•朋，这进一步强化了人们对数学密码安全性的忧虑：目而广泛使用的、并未得到安全性完备证明的数学密码体制很可能会在人们意想不到的吋候被破译或者被发现存在安全隐患。另外，新型的量子计算也给数学密码体制带来了前所未有的潜在威胁。1994年PeterShor发现了第一个具体的量子算法'Shor量子分解算法的时间复杂度为D（刀2（109开）（10皿。朗）），它在设想的量了计算机上可以用输入的多项式时间分解大数质因子，因此它给RsA等公钥密码系统的安全性提出了严峻的挑战。1996年Grover发

3、现了非结构化数据库源于联想网御神州专家新论搜索的Gmver迭代算，量子Grover搜索算法的时间复杂度为D（/IV）,它有可能解决经典上所谓的NP完全问题。2007年11月，加拿大D—wave公司宣称研制成功28量了位的量了计算机系统；2008年12月，又宣称成功研制了128量子位的量子处理器。业内科学家们预测，到2020年左右量子计算机将进入实用阶段。假如1024个量子位以上的量子计算机研究取得实质性突破，那么256bit甚至512bit的对称算法将不安全,RSA,ECC等非对称密码体制也将不安全。目前的私钥密码体制，公钥密码体制等都将面

4、临更新换代的“困境”。因此，研究可以抵抗量了计算等高性能计算攻击的新型密码技术体制势在必行。根据Shannon信息论原理，如果随机密钥的高速在线分发问题能够有效解决，那么利用一次一密乱码本（OTP）就可以解决数据传输的完全保密问题。但是随机密钥的高速在线分发而临着一系列技术难题或者瓶颈（因为为了确保密钥安全，需要采用复朵的加密手段和安全协议，限制了密钥分发的速率；另外，密钥的安全性也得不到完备性证明）。而量子通信系统可以解决随机密钥的高速在线保密分发问题，为OTP的广泛应用提供了技术可能性，进而可以解决数据传输的完全保密问题。基于这样一个亮

5、点，量子保密通信特别是量子密钥分发技术（QKD）得到了许多国家的高度关注并得到了快速发展。目前，QKD作为一个物理上安全的保密体制，其实用化已是一个明显的趋势。2004年，华东师范大学在国内首次实现了QKD原理样机吼2005年，瑞士IDQmntique公司和美国MagQ公司都推出了商用QKD系统产品。2005年，美国BBN公司在DAPAR的资助下构建了6节点的实验网络。2008年，欧盟sECoQc组建了7节点的演示网络。2009年。中国建设了8节点的“最子政务网”。可以说，国内外对量子密钥分发技术的研究已经进入了工程实现的关键吋期，口前已经

6、没有产品化的技术障碍，其应用基木上取决于市场。目前世界上最好的实验记录是：无中继通信距离187km,在线分发密钥的速率1Mb/s以上。1技术原理和特色根据量子力学原理，微观世界遵循Hd'规be咚测不准原理和量子不可精确克隆定理。量子态测不准并H不能精确复制，这意味着，通过窃听将不能得到确定的有效信息，也不能进行重复测量。更重要的是，任何针对量子信号的窃听都将不可避免地留下痕迹，这为在线检测窃听捉供了可能。量子态测不准导致的直接结果是任何人都不可能进行精确测量，从这个角度來分析，量了信道是“绝对安全”的；但是这种“绝对安全”是无意义的，因为从

7、中得不到有效信息。合法通信双方为了提取在量子信道屮传输的量子信息，必须依赖附加的条件，即必须借助经典信道进行辅助信息的交•互，比如窃听检测所需要的交互信息必须通过可信辅助信道来传送，这也决定了量子通信与经典保密通信Z间的互补关系。量了信息是经典信息在功能和性能上的扩展，量了通信系统貝有经典通信系统所具冇的功能以及经典通信系统所不具冇的新功能（比如在线窃听检测）。如果采用一组正交态对0和1进行编码和通信，那么通信双方能够进行确定测量，因此完全可以实现经典通信系统的数据传输功能。当然，这种应用与经典通信系统相比较并没冇特殊的优越性，因此在大多数

8、情况下，量子通信是指基于量子测不准条件卜•的量了保密通信。1.1量子密钥分发QKD基于Heisenberg测不准原理和量子不可克隆定理，其完全保密特性得到了证明。因此，至少在理论