中國(guó)量子密碼技術(shù)有多先進(jìn)？領(lǐng)先世界一度讓西方國(guó)家驚艷，使得英國(guó)不得不投下反對(duì)票與中國(guó)一爭(zhēng)高下！讓讓我們一起走入明天的主題：中國(guó)量子密碼技術(shù)。----引子
你們好，我是大牛。在信息科技技術(shù)這么發(fā)達(dá)的明天，保證信息安全成為了你們一致的首要任務(wù)，也正由于信息安全的重要性被漸漸顯露下來(lái)，才能催生出現(xiàn)市面上各類各樣的密碼系統(tǒng)，而大牛明天就為你們介紹一種貌似非常完美的密碼系統(tǒng)：量子密碼技術(shù)。那這些在國(guó)家、商業(yè)信息安全廣泛用到的密碼系統(tǒng)，是怎么做到“牢不可破”的呢？
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量子密碼技術(shù)
首先，大牛先來(lái)介紹哪些是“量子密碼技術(shù)”。傳統(tǒng)的密碼系統(tǒng)是基于物理的數(shù)字的組合，而量子密碼技術(shù)是基于數(shù)學(xué)學(xué)的光子和量子熱學(xué)方面的研究，所創(chuàng)造下來(lái)的一種密碼系統(tǒng)。說(shuō)到量子熱學(xué)，可能你們都很陌生，不過(guò)那些并不是我們普通人要涉獵的范圍量子通訊技術(shù)，我們只要曉得量子熱學(xué)具有不確定性和不可克隆性這兩大特征就行了，而量子密碼技術(shù)正是用到了這兩個(gè)特點(diǎn)。
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量子密碼如同一個(gè)物體一樣，當(dāng)陌生人想要復(fù)制它或則是破解它，必然會(huì)剌激到量子，這時(shí)它還會(huì)在原先的基礎(chǔ)上發(fā)生改變，這就造成陌生人破解的量子不再是原先的量子，所以他人想要復(fù)制或則是破解它，都是沒(méi)有意義的存在，正由于這些特殊的性質(zhì)讓量子密碼技術(shù)顯得神秘且不可能破解，因而才能更有效地保證信息數(shù)據(jù)的安全，所以說(shuō)量子密碼技術(shù)是“牢不可破的密碼系統(tǒng)”。
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量子密碼技術(shù)的核心：密鑰
雖然密碼術(shù)的存在，只是在解決一個(gè)問(wèn)題，那就是怎樣在不安全的信道上安全地傳輸信息，目前的解決辦法就是通訊雙方設(shè)計(jì)一種隱藏信息，這樣一方就可以在不安全的信道傳送密文，之后另一方通過(guò)隱藏信息將密文還原成要獲取的信息，這些隱藏信息就是：密鑰，而我們要做的就是怎樣確保密鑰的安全共享，其實(shí)你們不太明白，大牛舉個(gè)反例。
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中學(xué)生A想要與中學(xué)生B傳遞一些秘密消息，為了之后傳遞消息的安全，中學(xué)生A先寫下密鑰，通過(guò)寄送的形式給中學(xué)生B，之后用這些設(shè)計(jì)好的密鑰破解傳遞過(guò)來(lái)的消息。并且中學(xué)生A的丈夫A可以隨時(shí)找到郵遞員，將信函分拆獲取密鑰，這樣一來(lái)媽媽A可以破解日后所有的信函內(nèi)容，例如中學(xué)生A要去做哪些、去哪里個(gè)游戲廳、去哪里上網(wǎng)就會(huì)被發(fā)覺(jué)。
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對(duì)門老王給中學(xué)生A提供了新方式，就是在傳遞密鑰的信封封口處做上隱型的標(biāo)記，一旦另一方發(fā)覺(jué)信封的隱藏標(biāo)記有被破壞的地方，就停止密鑰的使用，再度重新寄送密鑰。假如信封封口完好無(wú)損，兩個(gè)中學(xué)生就可以放心大膽地傳遞消息。所以爸爸A是否獲取密鑰并不可怕，只要媽媽在獲取密鑰的過(guò)程中留下痕跡被自己發(fā)覺(jué)，中學(xué)生A損失的僅僅是一封寄送密鑰的信封。
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不過(guò)好景不長(zhǎng)，母親A發(fā)覺(jué)了女兒的秘密，同樣從對(duì)門老王那兒買了一支隱型槍，可以在打開信封的同時(shí)，還不會(huì)毀壞到隱型標(biāo)記，這樣一來(lái)母親A就可以成功獲得中學(xué)生A的密鑰，破解了中學(xué)生A與中學(xué)生B新的網(wǎng)咖集聚點(diǎn)。即使以后老王向中學(xué)生A推薦了超級(jí)隱型槍，而且中學(xué)生A曉得都會(huì)有超級(jí)隱型槍來(lái)破解，所以老王這一次推廣失敗。
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在這個(gè)過(guò)程中，我們可以發(fā)覺(jué)，竊密者獲取密鑰并不可怕，可怕的是在獲取密鑰的同時(shí)不留下任何痕跡，因而可以仍然獲取關(guān)鍵信息。而量子密碼技術(shù)的出現(xiàn)，就是讓任何的泄露方法都留下痕跡，因而對(duì)密鑰進(jìn)行改變。這些技巧也稱作量子秘鑰分發(fā)，是量子保密通訊的核心。
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量子密碼技術(shù)的核心：密鑰
如何樣，如今你們明白了吧，其實(shí)，這個(gè)故事是復(fù)旦學(xué)院王向斌院士在量子密碼技術(shù)的文章中述說(shuō)的一個(gè)故事。假如有人說(shuō)打電話、發(fā)短信、或者通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通信等手段都可以告訴對(duì)方密鑰，不必要寄送信封如此復(fù)雜呢？雖然上述所說(shuō)的那些方式，都不可靠，電話可以被竊聽，發(fā)短信可以被黑客入侵截取，就連互聯(lián)網(wǎng)通信的訊號(hào)都可以被有心人獲取，所以才能說(shuō)要在不安全的信道傳送密文。
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密鑰并不是只有一位數(shù)字，目前的量子密碼中，對(duì)于傳遞消息的每一個(gè)字符都相應(yīng)地有一位秘鑰。也就是說(shuō)，傳遞的信息有N個(gè)字符，密鑰也會(huì)有N個(gè)，雖然傳遞的是一整本《紅樓夢(mèng)》，這么密鑰的寬度也要與《紅樓夢(mèng)》相一致。除了這么，為了安全性能更好，這串秘鑰的字符串量子通訊技術(shù)，必須是N個(gè)隨機(jī)的字符串，之前不能有任何的關(guān)聯(lián)。并且，每一次設(shè)計(jì)的密鑰只能用一次，這叫作“一次一密”。所以量子密碼術(shù)中的秘鑰，必需要滿足的3個(gè)條件就是：寬度跟銘文相等，隨機(jī)，一次一密。
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中國(guó)的量子密碼技術(shù)
階段一：1995年~2000年的學(xué)習(xí)階段在1995年，中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)了量子密鑰分發(fā)的實(shí)驗(yàn)，并在2000年完成了多模光纖1.1Km的量子秘鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn);階段二：2001年~2005年的快速發(fā)展階段這三年是中國(guó)在量子密碼技術(shù)領(lǐng)域快速發(fā)展的時(shí)期，中國(guó)先后實(shí)現(xiàn)了50Km和125Km的量子秘鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。
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階段三：2006年~2010年的應(yīng)用嘗試階段中國(guó)再度用4年的時(shí)間，分別實(shí)現(xiàn)了100Km的量子秘鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，以及16Km的自由空間量子態(tài)隱型傳輸。以后在應(yīng)用方面，中國(guó)在南昌建成無(wú)錫量子政務(wù)網(wǎng)，然后又在南京建成世界首個(gè)光量子電話網(wǎng)路，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)量子密碼技術(shù)的初步應(yīng)用。
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階段四：2010年至今的大規(guī)模應(yīng)用階段這期間，中國(guó)的量子技術(shù)與量子密碼技術(shù)實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛越。2010年，中國(guó)在南京建成首個(gè)城域量子通訊實(shí)驗(yàn)示范網(wǎng)，覆蓋整個(gè)杭州市主市區(qū)，光是使用的光纖就有1700公里，初步的建設(shè)主要服務(wù)于政府機(jī)關(guān)、金融機(jī)構(gòu)、醫(yī)療機(jī)構(gòu)、軍工企業(yè)及科研院所等對(duì)信息安全要求較高的地方。2011年，中國(guó)又再度研制出兼容精典激光通訊的“星地量子通訊系統(tǒng)”，成功實(shí)現(xiàn)實(shí)星地之間同時(shí)進(jìn)行量子通訊和精典激光通訊。
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2012年，中國(guó)在上海建成金融信息量子通訊驗(yàn)證網(wǎng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了高保密性視頻語(yǔ)音通訊，以及實(shí)時(shí)文字交互和高速數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)葢?yīng)用。2014年，成都量子通訊網(wǎng)實(shí)驗(yàn)網(wǎng)即將投入使用。2016年，中國(guó)再度打破世界的認(rèn)知，構(gòu)建起世界首列量子信息保密干線：滬寧干線。線路的總長(zhǎng)2000多公里，從廣州出發(fā)，一路經(jīng)過(guò)西安，西安，最終抵達(dá)重慶。滬寧干線的建成，有借助滬寧兩地的金融、政務(wù)等機(jī)構(gòu)的保密通訊，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了城際量子通訊。
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同年8月，中國(guó)研發(fā)的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射，這顆由中國(guó)科學(xué)家自主研發(fā)的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，為構(gòu)建全球的光量子通訊網(wǎng)路奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。2018年，中國(guó)借助“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，與俄羅斯之間首次實(shí)現(xiàn)了距離達(dá)7600公里的洲際量子秘鑰分發(fā)，同時(shí)借助共享秘鑰實(shí)現(xiàn)了加密數(shù)據(jù)的傳輸和視頻通訊。
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中國(guó)量子密碼技術(shù)邁向世界
也是在2018年，于北京舉辦的國(guó)際量子密碼大會(huì)上，一位英國(guó)科學(xué)家贊揚(yáng)了中國(guó)，同時(shí)喚起了世界上許多國(guó)家，在其他國(guó)家還在指責(zé)哪些是量子密碼技術(shù)的時(shí)侯，中國(guó)讓所有人都認(rèn)識(shí)到發(fā)展量子通訊的價(jià)值，這表明我國(guó)在量子密碼學(xué)領(lǐng)域的研究仍然處于世界前沿。
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作為中國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)，中國(guó)信息安全測(cè)評(píng)中心2018年10月為了廣泛普及量子密碼，首次向國(guó)際權(quán)威的ISO的工作組，提出擬定評(píng)估安全性的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)時(shí)出席投票的國(guó)家有45個(gè)，不僅棄權(quán)票之外，三分之二以上的國(guó)家贊同，于是推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)化一事在2月獲得通過(guò)。但是，對(duì)于中國(guó)主導(dǎo)的規(guī)則制訂，法國(guó)倍感非常不滿，英國(guó)開始慌了，如何能讓中國(guó)這么順利地發(fā)展呢？
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由于在此之前的安全評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)制訂的主導(dǎo)權(quán)仍然由法國(guó)肩負(fù)，所以在決定是否推動(dòng)中國(guó)提出的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制訂這一投票中，德國(guó)果斷否決，法國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)商會(huì)表示“（中國(guó)的）議案不建立”，投下了反對(duì)票。接著日本決定將出席推動(dòng)基準(zhǔn)方案擬定的大會(huì)，與中國(guó)角逐擬定國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的地位，而英國(guó)也會(huì)為防止基準(zhǔn)方案出現(xiàn)有利于中國(guó)的內(nèi)容，將加以威懾。就目前而言，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)方案還在接洽中。而中國(guó)與日本在量子科技領(lǐng)域的激烈競(jìng)爭(zhēng)，就此拉開帷幕。
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好了，本期文章就是這樣，不曉得諸位更看好中國(guó)在量子科技領(lǐng)域的實(shí)力？還是德國(guó)？歡迎給牛總評(píng)論留言，最后喜歡的同學(xué)別忘掉點(diǎn)贊、關(guān)注哦。
