“英才計(jì)劃”是中國文聯(lián)、教育部于2013年舉辦的青少年科技創(chuàng)新后備人才培養(yǎng)計(jì)劃，主要任務(wù)是選拔一批品學(xué)兼優(yōu)、學(xué)有余力，具有創(chuàng)新潛質(zhì)的學(xué)生走入學(xué)院，在自然科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科領(lǐng)域的知名科學(xué)家指導(dǎo)下出席科學(xué)研究項(xiàng)目、科技社聯(lián)活動(dòng)、學(xué)術(shù)研討和科研實(shí)踐等活動(dòng)。
2018年3月，中國科大學(xué)學(xué)院與中國文聯(lián)牽手，在國交大官方陌陌公眾號(hào)開辦“物理英才”頻道，傳播科學(xué)思想和科學(xué)知識(shí)。
近來幾年，我國在量子通信領(lǐng)域取得了一些重要進(jìn)展，但也出現(xiàn)了一些爭議，我來簡單談一談都是如何回事。
量子通信是保密通信的一種。通信亦即一切傳遞信息的活動(dòng)，包括談話、寫信、打電話等。下邊以打電話為例。
張三和李四說話，假若不害怕他人看見，這么輕言細(xì)語也好，小聲吆喝也罷，都無所謂的中國 量子通訊，如何便捷就如何來。這就是通常的通信。
張三和李四想說些秘密的事情，不想讓其他人聽到，那就要想些辦法，否則被王麻子曉得了，他都會(huì)來搗亂。王麻子這個(gè)人非常反感，千方百計(jì)地就是要偷聽張三和李四的通話，但是還不能讓他倆曉得自己把握了她們通話的內(nèi)容，否則就不好搗亂了，并且有可能被張三和李四設(shè)個(gè)套路，把自己誤導(dǎo)到溝里去。這就是保密通信。
為了實(shí)現(xiàn)保密通信，張三和李四最好的方式，其實(shí)是壓根不讓王麻子曉得她們在說話。這是保密通信的最高境界，倘若能做到這一點(diǎn)，張三和李四想怎樣說就如何說，想說哪些就說哪些，無所謂了。
然而，王麻子早已盯上她們許久了，很難擺脫的。張三和李四想要談?wù)撁孛艿氖虑椋蛔屚趼樽訒缘盟齻冋f的內(nèi)容是哪些，就只有兩種方式了。
一種方式是保證王麻子聽不懂她們說的話，他可以看到，而且聽不懂。例如說，張三和李四都是福州人，說著一口流利的廣州話，這么西北長大的王麻子肯定就抓瞎了。并且，假如王麻子的鄙人王八蛋也懂潮州話，這個(gè)方式肯定不能使了，張三和李四就要換用她們在蘇門答臘國學(xué)會(huì)的鳥語了。這就是精典保密通信，用密碼把信息加密，讓偷聽者聽了也白聽。至于說具體的加密方式，那就有好多種了，現(xiàn)今的大多數(shù)方式都是基于圖論的，最知名的就是“公共秘鑰加密”方法。
另一種方式是保證王麻子聽不到她們說的話，假如他來偷聽，就立即報(bào)案。張三和李四只要曉得有人在偷聽，就把昨天說的話全部作廢，俺們重新來過。老話說“隔墻有耳”，這些方式曾經(jīng)是做不到的，并且隨著量子理論的發(fā)展，如今可以做到了，這就是量子保密通信，一旦有人偷聽，這里立即報(bào)案。至于說具體的加密方式，也不止一種，最知名的就是基于“BB84合同”的單光子通信。
總結(jié)一下，保密通信有兩大類，精典方式和量子方式。精典方式賭的是你聽了也白聽，總之你解不了密，不曉得我們說的是哪些，所以完全可以用大揚(yáng)聲器吆喝；量子方式賭的是我們有個(gè)絕對(duì)安全的溝通渠道，只要有人偷聽，我們立即就曉得，之后采取舉措恢復(fù)安全，但是被盜聽的內(nèi)容也都作廢了。具體的實(shí)現(xiàn)方法有好多種，盡管并不是很復(fù)雜，但也不是三言兩語就可以講清楚的——這方面的科普文章好多了，我就省點(diǎn)力氣吧。
精典方式主要依賴于物理，量子方式側(cè)重于數(shù)學(xué)，但都是服務(wù)于共同的革命目標(biāo)——我們張三和李四說些體己話，你王麻子就不要來搗亂了。近來幾年，我國在量子保密通信方面有好多進(jìn)展，滬寧干線啦、墨子號(hào)衛(wèi)星啦，形勢一片大好，可是同時(shí)也出現(xiàn)了一些爭議，究竟是為何呢？真的是“衛(wèi)星上天、紅旗落地”嗎？
雖然爭議仍然存在，只是現(xiàn)今愈發(fā)公開化了。爭議大致是這樣的：
精典派覺得，物理方式早已足夠好了，若果有必要的話，我們還可以進(jìn)一步提升保密的能力。例如說，只要簡單地降低密碼的寬度，就可以輕松地大勝越來越強(qiáng)悍的破解能力。數(shù)學(xué)技巧太脆弱，我隨意搗搗亂，你昨天說的話就得作廢，讓你失約而肥、活活噎死你。并且物理方式可以用大喇叭喊，通話雙方在那里講話都無所謂，而化學(xué)方式依賴于絕對(duì)安全的信道，通話雙方必須老老實(shí)實(shí)地呆在固定的位置。
量子派還擊說，量子計(jì)算機(jī)你據(jù)說過嗎？就你那種加密水平，等量子計(jì)算機(jī)研發(fā)下來了，分分鐘把你扒個(gè)干凈！說哪些量子信道脆弱？只要你敢來偷聽，我立即就曉得，馬上就讓你品嘗武裝保衛(wèi)力量的鐵拳！
在我看來，這兩派雖然都有些空對(duì)空。首先，量子計(jì)算機(jī)如今是“八字還沒有一撇”，他人其實(shí)不會(huì)擔(dān)心你的虛言恐嚇；其次，量子保密信道的絕對(duì)安全性是由量子化學(xué)學(xué)保證的，沒有人懷疑其理論上的正確性，你們爭辯的實(shí)際上是它的工程意義。至于說科普文章里常常提及的量子熱學(xué)的各類哲學(xué)解釋以及由此引發(fā)的各類爭辯，雖然都是沒有必要的噱頭。
量子計(jì)算機(jī)距離現(xiàn)實(shí)還很遠(yuǎn)，別看這幾年微軟、微軟、IBM之流宣傳的調(diào)門很高，而且距離真正就能破譯現(xiàn)行密碼體系的量子計(jì)算機(jī)，我只能保持慎重豁達(dá)的心態(tài)。大約再過20年，這個(gè)領(lǐng)域就可以誠懇地宣告：只要再過20年，這個(gè)領(lǐng)域就可以……
量子保密通信的破解也僅僅是宣傳下來的療效。譬如說，這三天的一個(gè)新聞聲稱某研究團(tuán)隊(duì)破解了“量子通訊”，之后該團(tuán)隊(duì)發(fā)表申明說其結(jié)果是支持“量子通訊”的，還有各類各樣的新聞評(píng)析。并且你若果仔細(xì)瞧瞧她們的研究論文，都會(huì)發(fā)覺偷聽者王麻子具有極其強(qiáng)悍的能力，實(shí)際上能夠控制張三發(fā)送的信息（盡管她們只是在一些情況下鎖定了張三的激光器），所以并沒有哪些實(shí)際意義。換句話說，張三有十分簡單的方法可以測量到王麻子在干擾系統(tǒng)，但是他卻沒有那樣做，其實(shí)都會(huì)被盜聽。這個(gè)研究并不影響量子保密通信的基礎(chǔ)。
雖然，量子保密通信是否全面施行主要是個(gè)工程問題，甚至是個(gè)決策問題。支持者們主要是努力提升系統(tǒng)傳輸信息的效率和減少成本，這兒面包括制訂合適的合同、改進(jìn)光源和偵測器的效率、拓展光纖通信的距離、防范施行過程中可能出現(xiàn)的漏洞、探索地空通信乃至衛(wèi)星間通信的可能性，等等；反對(duì)者們主要是主要針對(duì)其脆弱的系統(tǒng)、巨大的成本，指責(zé)其是否具有所宣稱的保密性、究竟能夠代替久經(jīng)考驗(yàn)特別成熟的公共秘鑰系統(tǒng)。既然不僅僅是科學(xué)問題，這么就不免要涉及宣傳，宣傳的時(shí)侯其實(shí)也就多挑自己有利的講，多挑你們想聽的講。
我對(duì)這件事情的想法是，你們爭辯的是量子保密通信的工程意義，而我們普通人沒有決策權(quán)，爭辯雖然是給他人看的。深入到具體細(xì)節(jié)，普通人很難判定誰是誰非，即便這中間還有許多的利益畸戀。
這個(gè)問題的關(guān)鍵在于決斷，也就是說須要保密的人認(rèn)為值不值。假如張三和李四討論的只是吳家長、李家短，自然沒有必要設(shè)置非常高的保密標(biāo)準(zhǔn)；假如她們關(guān)心的是三體的入侵、地球的危亡，其實(shí)就要防止來自火星的王麻子偷聽絕密。
就事論事地說，保密通信是一個(gè)系統(tǒng)工程，最終的療效取決于整個(gè)系統(tǒng)的最弱項(xiàng)，而不是最長板，并且還要考慮保密和效率之間的權(quán)衡，現(xiàn)實(shí)情況與未來發(fā)展的沖突。據(jù)悉，保密通信有個(gè)蘊(yùn)涵的假定，就是通信雙方的能力和資源與對(duì)抗者相差不太大，否則就沒有意義了——美國首相特朗普會(huì)遭到通俄的懷疑，而普通人肯定沒法對(duì)抗棱鏡計(jì)劃。保密通信里常常提及的“中間人功擊”就是偷聽者和通話者實(shí)力相差過分懸殊的情況，并沒有太多的實(shí)際意義。普通人保密的王牌在于自己的平凡身分、無密可言，只要自己注意不要上電話騙局的當(dāng)就可以了，至于說CIA這樣強(qiáng)悍的力量，其實(shí)是“千鈞之弩，不以鼷鼠發(fā)機(jī)；萬石之鐘，不為尺梃成響”。
但是，你說量子計(jì)算機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)，精典保密系統(tǒng)牢不可催，但決策者并不一定這樣覺得，他也肯定沒有耐心去聽你嚴(yán)格的證明；你說絕對(duì)保密的通訊渠道十分脆弱，任何簡單的干擾就會(huì)造成難以有效地傳遞信息中國 量子通訊，但決策者其實(shí)須要的正是這樣一個(gè)誘餌，把任何勇于在這個(gè)通道上撩貓逗狗的家伙就地正法——再指出一遍，量子保密通信保證的是，只要有人偷聽，我就一定會(huì)曉得。
再說，具有決策權(quán)的人，須要考慮的事情也不僅僅是保密通信這一個(gè)問題。對(duì)于早已投入和即將投入的高達(dá)幾十億甚至上百億的資金來說，雖然決策者也要謹(jǐn)慎考慮，是投入到量子保密通信的發(fā)展呢，還是拿來強(qiáng)化精典保密通信的研究呢？似乎更應(yīng)當(dāng)構(gòu)建超級(jí)粒子加速器便于盡快超歐趕美，或則修一條海底隧洞直元江南島因而推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展呢？那些都是問題，十分困難的問題。
在我看來，這就是目前關(guān)于保密通信的主要爭議。我沒有提及任何的技術(shù)細(xì)節(jié)，只是為了防止干擾讀者對(duì)整體形勢的認(rèn)識(shí)。我認(rèn)為，不管是精典派還是量子派，都應(yīng)當(dāng)針對(duì)具體問題進(jìn)行討論，不宜避實(shí)就虛、顧左右而言他。更重要的是一定要認(rèn)識(shí)到，這是個(gè)工程問題，更是個(gè)決策問題。
姬揚(yáng)：中國科大學(xué)學(xué)院博士生導(dǎo)師、中科院半導(dǎo)體所研究員、中國科大學(xué)“百人計(jì)劃”獲得者，“杰出青年基金”獲得者。在中國科大學(xué)半導(dǎo)體研究所工作，從事半導(dǎo)體化學(xué)學(xué)方面的實(shí)驗(yàn)研究。
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