量子密码技术概述

• 　　量子密码学简介量子密码学是当代密码理论研究的一个新领域，近年来在密码理论研究中逐渐热门起来。量子密码学的思想最早是由二十世纪６０年代末美国人ＳｔｅｐｈｅｎＷｉｅｓｎｅｒ在一份手稿中首先提出的，后来美国ＩＢＭ公司ＴｈｏｍａｓＪ．Ｗａｓｔｏｎ研究中心的ＣｈａｒｌｅｓＨ．Ｂｅｎｎｅｔｔ与加拿大蒙特利尔大学的ＧｉｌｌｅｓＢｒａｓｓａｒｄ受其思想影响在１９８２年美洲密码学会上发表了第一篇论文，１９８４年提出提出了量子密码协议，现在被通称为ＢＢ８４协议，并于１９８９年制作了一台原型样机。后来，英国防卫研究署、瑞士日内瓦大学、英国电信实验室和美国国家实验室分别进行了类似的研究，在光纤中做了量子保密通信试验传输距离达Ｎ２０多公里，误码率逐步下降，最低可以降至１．２％。

  　　量子密码学的基本思路是利用光子传送密钥信息。量子物理学的理论表明，每个光子都具有一个特定的线偏振特性（无论电场是水平振动还是垂直振动）和一个圆偏振特性（无论电场的方向是左旋还是右旋）。根据测不准原理，不能同时测定光子的线偏振和圆偏振特性，当精确测定其中一个特性时，必然是另一个特性完全随机化。

  　　利用这一特性，发送方和接收方便可以通过公开信道协商任何第三方无法窃听的随机密钥序列。发送方将随机选定的线偏振和圆偏振光子发送给接收方，而接收方独立地并随机地选定测试坐标测定接收到的光子，接收方正确测得的大约只占一半。接着接收方向发送方公稚测试坐标，同时发送方告诉接收方哪些是正确的，哪些是错误的，双方保留正确的，就可达到真正安全的分配随机密钥，其他任何第三方都无从知晓，这种传输叫做“量子传输”。利用量子信道传送密钥具有很高的安全性。因为第三方对光子的任何测定尝试会改变量子的偏振特性，从而造成接收者产生２５％的测试误差，将上述保留的正确位置的比特进行比较，每个比特都含有７５％的可能，窃听者可以窃听而不被发现。比较１００个比特，则不被发现的可能性降到３．１０１３左右，也即此时一定能发现存在窃听。所以窃听者要想不改变密钥信息的内容，逃过收、发双方的眼睛而窃取密钥是根本不可能的。一旦发现密钥被窃取，双方可以丢弃收到的信息重新进行密钥分配。

  　　作为当代密码体制的一个新概念，量子密码学已从纯理论阶段发展到试验阶段，但离实用还有一些重要的工作要做，特别是在实际通信环境中，敌方的攻击是多种多样的。例如断断续续地窃听密钥信息，就有可能使正常的收发双方无法晕子密码技术的前沿跟踪与研究最终完成随机密钥的分配工作。因此研究实用的量子密码体制是今后的主要研究内容。