【自古以來(lái)，人類對(duì)于通訊安全的追求未曾停止。并且隨著物理和算法的不斷發(fā)展，基于估算復(fù)雜性傳統(tǒng)加密技術(shù)不斷遭到挑戰(zhàn)：1999年，傳統(tǒng)加密算法被破解；2009年，被破解；目前仍未被破解的，也被覺(jué)得遲早會(huì)被破解。時(shí)至今日，我們?cè)撛趺幢Ｕ衔覀兊耐ㄓ嵃踩?a href='http://www.njxqhms.com/redianxinxi/27168.html' title='中國(guó)量子密碼技術(shù)多先進(jìn)？令全球黑客頭痛，令西方國(guó)家驚艷' target='_blank'>量子熱學(xué)給我們帶來(lái)新的希望。
9月18日，在由中央網(wǎng)信辦和北京市人民政府指導(dǎo)、上海網(wǎng)信辦承辦的“2017年網(wǎng)路安全技術(shù)高峰峰會(huì)”主峰會(huì)上，全球第一顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”首席科學(xué)家、中國(guó)科大學(xué)教授潘建偉進(jìn)行了主題講演，通過(guò)一系列生動(dòng)的案例，來(lái)告訴我們量子技術(shù)是怎樣為我們營(yíng)造安全、高效的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)的。
中國(guó)科大學(xué)教授潘建偉在進(jìn)行主題講演
潘建偉表示，借助“量子不可克隆定律，量子不可分割”特性，在遙遠(yuǎn)兩地的用戶，可共享無(wú)條件安全的秘鑰，借助該秘鑰對(duì)信息進(jìn)行一次一密的嚴(yán)格加密，保證通訊安全。這也是目前已知惟一的不可監(jiān)聽(tīng)、不可破譯的分發(fā)形式。
依據(jù)資料，2016年8月16日，由潘建偉兼任首席科學(xué)家的世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”升空，2017年8月，潘建偉團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)星地單向量子糾纏分發(fā)，率先實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)星地高速量子秘鑰分發(fā)，并通過(guò)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)廣域量子保密通訊。】
以下為潘建偉講演全文，觀察者網(wǎng)依照現(xiàn)場(chǎng)速記整理：
特別謝謝高峰峰會(huì)的約請(qǐng)，讓我有機(jī)會(huì)跟你們來(lái)分享一下我的一些觀點(diǎn)。我昨天報(bào)告的題目是量子安全保障的互聯(lián)網(wǎng)。雖然我們你們都曉得信息安全領(lǐng)域的基石是加密技術(shù)。
雖然所謂的加密技術(shù)可以溯源到古埃及以及2700年之前，當(dāng)時(shí)的古埃及斯巴達(dá)人就曉得有個(gè)加密棒，之后把布袋繞起來(lái)寫(xiě)好了密碼，把布袋繞過(guò)以后，就弄成一堆亂碼，你們讀不下來(lái)。讀不下來(lái)如何辦呢？只有你的接收方，假如有同樣半徑的加密棒就能讀下來(lái)。到了公元前一世紀(jì)凱撒大帝他使用所謂的密碼的代替，例如說(shuō)把D代表A，之后E代表B。
原本，就弄成了，就讀不下來(lái)了。
此后有個(gè)阿拉伯的物理家阿肯迪，他發(fā)覺(jué)雖然字母出現(xiàn)的頻度它是固定的。假如像英文上面，你若果替換完之后，同一個(gè)字母代表同一個(gè)意思的話。A的頻度是8%，之后E是12%。假如你讀了很短的信息然后，你馬上就可以對(duì)它進(jìn)行剖析，很快就可以破譯。所以對(duì)于古密碼雖然并沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)一種無(wú)條件安全的加密的共享。
隨著技術(shù)的發(fā)展，雖然十分有名的加密系統(tǒng)，就是美軍在二戰(zhàn)當(dāng)中廣為使用的密碼系統(tǒng)。十分不幸的是量子通訊技術(shù)，即便是如此復(fù)雜的密碼系統(tǒng)量子通訊技術(shù)，也被圖靈，計(jì)算機(jī)之父設(shè)計(jì)的圖靈機(jī)破解了。像（私鑰加密算法——觀察者網(wǎng)注），99年破解了；，09年被破解了…也被覺(jué)得破解是遲早的事，也許幾年前你們就建議升級(jí)到更高的2048。
然而這種技術(shù)，隨著位數(shù)的提升，我們的加密所須要的成本會(huì)越來(lái)越高，但并沒(méi)有明顯地提升我們的安全性。到2017年的時(shí)侯，廣泛用于文件數(shù)字簽名、文件數(shù)字證書(shū)中的SHA-1算法也被微軟宣布破解了。從某種意義上講，歷史的經(jīng)驗(yàn)告訴我們依賴于估算復(fù)雜度的精典加密算法，原則上都是被我們破解了。
所以雖然在100多年之前，有一位作者愛(ài)倫坡他就寫(xiě)過(guò)一句話，他說(shuō)：
“以我們?nèi)祟惖牟胖撬坪跏菦](méi)辦法建立人類自身不可破解的密碼。”那也就是表明了我們的網(wǎng)路仍然是有漏洞的。十分有意思的是，量子熱學(xué)經(jīng)過(guò)百余年的發(fā)展，為了解決信息安全傳輸?shù)膯?wèn)題，它不是解決網(wǎng)路安全所有的問(wèn)題，但它解決了加密技術(shù)網(wǎng)路安全的基礎(chǔ)性的問(wèn)題。
為了介紹它的基本概念，我們須要簡(jiǎn)略回顧一下哪些是量子熱學(xué)。量子是構(gòu)成物質(zhì)的最基本單元，我們是原子是一個(gè)一個(gè)的，不存在二分之一個(gè)氫原子。所以水份子也是一個(gè)個(gè)，你不能用刀把它切一下，把它劈成二分之一的水份子、四分之一的水份子。
對(duì)光來(lái)說(shuō)也是這樣的，一個(gè)15瓦的電燈泡，它大約每秒可以發(fā)出萬(wàn)億的光子，都是由小顆粒組成的。那些小顆粒跟我們精典世界有本質(zhì)的不同。我們精典世界可以用一只貓死和活這兩個(gè)狀態(tài)，來(lái)加載一個(gè)比特的信息。但對(duì)于微觀世界的體系的話，它除了可以處于0或1的狀態(tài)，甚至可以0+1。雖然它的化學(xué)世界十分簡(jiǎn)單，我讓光子極化，它45度偏轉(zhuǎn)的時(shí)侯，它就弄成0+1的疊加態(tài)了。
對(duì)于這些疊加態(tài)十分有名的原理，叫海森堡原理，他告訴我們這樣的量子態(tài)你檢測(cè)它，會(huì)不可防止會(huì)有噪音的。當(dāng)我們把這個(gè)東西拓展到兩粒子體系的時(shí)侯，就形成量子糾纏的概念。例如這兩只貓是活活加死死狀態(tài)的疊加，一只在上海，一只在廣州。這個(gè)時(shí)侯我去看它的時(shí)侯，倘若南京的貓屬于活的狀態(tài)，北京的這只貓頓時(shí)的就弄成活的狀態(tài)。借助這樣的東西，我們就可以原理上來(lái)實(shí)現(xiàn)一種絕對(duì)安全的量子秘鑰分發(fā)。
第一我們借助“量子不可克隆定律，量子不可分割”，致使“有人監(jiān)聽(tīng)必然被發(fā)覺(jué)”。在這基礎(chǔ)之上，完成安全的秘鑰分發(fā)，我們就可以實(shí)現(xiàn)一次一密不可破解的量子秘鑰的分發(fā)。
從癥結(jié)的上講，它還可以拿來(lái)作為疊加信息在網(wǎng)路上面的傳輸。由于時(shí)間關(guān)系，我只畫(huà)了一張?zhí)貏e簡(jiǎn)略的圖。例如說(shuō)楊校長(zhǎng)要到上海去開(kāi)會(huì)，班機(jī)趕不上如何辦？我可以這樣操作，我通過(guò)無(wú)線電臺(tái)把信息發(fā)到那邊，我就可以借助糾纏物質(zhì)，把楊校長(zhǎng)傳輸?shù)侥暇Ｆ鋵?shí)這個(gè)真的要做下來(lái)，還須要很長(zhǎng)的時(shí)間。并且對(duì)于多終端量子引擎的傳輸，它早已實(shí)現(xiàn)分布式量子網(wǎng)路如此一個(gè)基本單元。
理論上十分簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)安全的秘鑰分發(fā)。但實(shí)際上要實(shí)現(xiàn)理想的單光子源和量子偵測(cè)器本身元件的不完美，會(huì)留下好多的漏洞。主要的漏洞有兩類，一類是光源不完美。由于我們終端有很多個(gè)光子過(guò)來(lái)，我有時(shí)侯可能領(lǐng)到兩個(gè)就送出去了，所以監(jiān)聽(tīng)者就可以監(jiān)聽(tīng)到兩個(gè)。這個(gè)問(wèn)題我們2007年的時(shí)侯把它解決了。同時(shí)我們的偵測(cè)器，也可能遭到黑客的功擊，功擊以后黑客能夠獲取我的秘鑰。這個(gè)問(wèn)題我們?cè)?012年的時(shí)侯解決了。
所以到目前為止，從發(fā)射端到接受端的漏洞早已被挺好地解決了。
雖然點(diǎn)對(duì)點(diǎn)秘鑰分發(fā)的距離早已達(dá)到四百公里，這是2016年的最新結(jié)果。其實(shí)我們初步推廣了一些應(yīng)用，到明年十九大舉行之前，我們可能會(huì)更大規(guī)模的把我們有高安全通信保障系統(tǒng)進(jìn)一步廣泛地布署。
然而傳輸距離達(dá)到四百公里后就再也做不遠(yuǎn)了。
為了解決這個(gè)問(wèn)題，一個(gè)解決的方案就是借助所謂的量子中繼，然而這個(gè)看法過(guò)分復(fù)雜，目前主要逗留在理論階段。所以我們?cè)谝粋€(gè)項(xiàng)目上面用的是可信中繼，保證每位中繼節(jié)點(diǎn)是安全的。
另外一個(gè)途徑，我們可以借助衛(wèi)星做無(wú)線的量子通信。這樣在內(nèi)層空間它的耗損是比較少的，雖然可以挺好地進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。我們大約從2003年開(kāi)始這方面的工作，經(jīng)過(guò)十余年的努力，在國(guó)際上率先研發(fā)了一顆“墨子號(hào)”量子通信衛(wèi)星。目前完成了星地之間的高速的量子分發(fā)，同時(shí)我們也完成了糾纏在遠(yuǎn)距離的分發(fā)和量子傳輸?shù)南嚓P(guān)的工作。
目前我們?cè)缫迅?guó)科學(xué)朋友合作，早已實(shí)現(xiàn)了上海到維也納之間的量子分發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音的傳輸、文件的傳輸?shù)取Ｄ壳懊绹?guó)、德國(guó)、俄羅斯、新加坡和北美的朋友也正在和我們合作，來(lái)共同探求星地一體這樣一種量子通信網(wǎng)路的可行性。我們希望還能通過(guò)10到15年的努力，希望能夠建立如此一個(gè)有量子通信安全保障的那么一個(gè)通信網(wǎng)路，來(lái)強(qiáng)化我們?cè)谢ヂ?lián)網(wǎng)的安全性。
最后做一個(gè)總結(jié)，可能在座的諸位有些是物理家，有些是計(jì)算機(jī)學(xué)家，你們感覺(jué)很奇怪，搞數(shù)學(xué)的如何到這兒來(lái)作報(bào)告了？為何物理家沒(méi)有發(fā)明一種絕對(duì)安全的加密數(shù)？這主要是我們?cè)谒妓鲉?wèn)題的時(shí)侯，是以化學(xué)學(xué)家的思維來(lái)思索。
這兒我畫(huà)了一個(gè)圖，假設(shè)有兩個(gè)臥室，有三個(gè)電燈和三個(gè)開(kāi)關(guān)是連在一起的。這么那邊開(kāi)完開(kāi)關(guān)，挪到對(duì)門(mén)看一下，如何發(fā)覺(jué)那個(gè)燈泡跟哪根線連在一起？這從純粹的物理來(lái)講是十分無(wú)法解答的。并且對(duì)化學(xué)學(xué)家很特別簡(jiǎn)單。我先把燈泡給開(kāi)了，之后給關(guān)了，亮的跟沒(méi)關(guān)的不是連在一起的，暖和那種跟我剛才關(guān)閉的是連在一起的，沒(méi)開(kāi)過(guò)的跟沒(méi)有體溫的是聯(lián)系在一起的。所以說(shuō)有些時(shí)侯來(lái)解決網(wǎng)路安全的時(shí)侯，那也是比較好的選擇，像化學(xué)學(xué)家一樣來(lái)思索。感謝你們！