第九次中國科協論壇聚焦量子密碼應用基礎性問題

量子密碼學和現代密碼學的博弈

　　隨著社會信息化的迅猛發展，信息安全問題越來越受到世界各國的廣泛關注，密碼作為信息安全的重要支撐備受重視，各國都在努力尋找和建立絕對安全的密碼體系。由于近年量子信息尤其是量子計算研究的迅速發展，現代密碼學的安全性受到了越來越多的挑戰。

　　在不久前舉行的第九次中國科協論壇上，展開了一場量子密碼學和現代密碼學的博弈。在這場名為“量子密碼應用基礎性問題”的科學巔峰對決中，我國密碼界4位院士、30位專家出席，來自國內大專院校及科研院所等的近百人旁聽。中國科協書記處書記馮長根、國家密碼管理局常務副局長魏允韜在開幕式上致辭，國家自然科學基金委副主任王杰等出席會議。

　　有關專家介紹，在經典信息處理中，信息一般表示為0或1組成的一組二進制代碼，信息的安全主要依賴于數學的復雜度。但在量子信息處理中，信息的載體為量子態。量子信息處理，包括量子密碼，都必須遵守量子力學的定理和法則。量子力學保證，竊聽者一旦測量合法用戶傳輸的量子態，就會干擾、破壞該量子態，從而導致合法用戶的測量結果發生變化。合法用戶只要隨機公開他們的部分結果，就會發現竊聽者的竊聽行為。

　　如果合法用戶確認竊聽者獲取的信息量不大，他們可以通過糾錯和私密增強等后處理手段，把竊聽者獲取的信息全部去除掉。也就是說，在糾錯和私密增強后，竊聽者再也無法知道合法用戶密鑰的任何內容。這樣，合法用戶就擁有了一段安全的密鑰。接下來，合法用戶就可以使用這一段密鑰，使用經典的密碼算法，進行安全通訊。已經證明，如果明文的長度等于密鑰的長度，且合法用戶每次都使用新的密鑰，那么一次一密碼的加密方式，是絕對安全的。

　　“量子力學中的不可克隆定理、不確定性原理，構成了量子密碼的安全性理論基礎。”第九次中國科協論壇上，有關專家介紹，現代密碼學的安全性建立在數學復雜度的基礎之上，即使密碼已經被竊聽者成功破譯，合法用戶也不會發現。量子密碼學，是根據物理基本定律而非傳統的數學演算法則或者計算技巧所提供的一種密鑰分發方式。量子密碼的核心任務是分發安全的密鑰，建立安全的密碼通信體制，然后再使用一次性密碼方案進行安全通訊。其安全性是由物理原理所保證的，不再依賴于數學的復雜度。

　　我國是國際上最早從事量子密碼技術研究的國家之一，20多年來，我國密碼科技工作者在量子密碼研究領域不斷取得實質性進展，特別是以中國科學院院士郭光燦、中國科學院量子信息重點實驗室教授韓正甫領導的團隊經過潛心研究，在量子密碼技術領域取得了一系列原創性的成果和突破，并建造了世界第一例投入實際應用的量子密碼網絡。

　　在量子密碼的理論研究方面，郭光燦課題組是國內最早進入量子信息領域的研究組之一，他們在量子通信領域取得了多項有重要影響的理論研究成果，例如量子避錯碼、量子概率克隆等。

　　在量子密碼的理論研究中，他們在QKD的設計和分析方面取得了一批成果。

　　中科院院士、山西大學彭堃墀領導的課題組在連續變量QKD方面給出了多種建設性方案。清華大學教授王向斌在誘騙態量子密碼方面作出了重要貢獻。華東師范大學教授曾和平領導的課題組在單光子檢測器的機理與研制方面取得了重要進展。上海交通大學教授曾貴華領導的課題組在量子密碼算法以及連續變量量子密碼方面給出了建設性意見。北京郵電大學教授溫巧燕領導的課題組對量子密碼協議分析進行了系統研究，取得了一些成果。清華大學教授馮克勤領導的課題組在量子糾錯碼方面作出了一系列重要成果。這些理論研究工作不但促進了量子密碼理論體系的進一步完善，也提升了我國在量子密碼領域的學術地位。

　　“毋庸置疑，我國在整個量子信息領域取得了一批重要的研究成果，在國際學術界產生了重要影響，掌握了一定的話語權。”有關專家表示。但從量子密碼的角度來看，我們與國外相比還有一定差距，在理論、實驗和實用化方面的研究中都有所體現。

　　首先，從理論方面來看，雖然我國學者開展了大量研究，研究內容涉及到量子密碼的每一個方面，提出了大量的量子密碼方案以及相關分析，但這些研究大多數是跟蹤性的，原創性工作偏少，最基礎的自主知識產權不多。可喜的是在技術層面上，我國在穩定性方案、量子路由器、單光子探測器以及零差式檢測器等方面取得了突破，擁有了自己的知識產權。

　　有關專家介紹，經過20多年的發展，量子密鑰分配技術的多數基本問題已經得到解決，進入了實際應用的前期，如何評估量子密碼技術的價值、建立量子密碼理論體系、推動量子密碼技術的實際應用……在發展過程中少走彎路是目前亟須解決的問題，“第九次中國科協論壇——量子密碼應用基礎性問題”正是為了探討和解決這些問題而舉行。

　　這次論壇的內容涉及量子密碼學的基礎理論體系的建立、量子密碼的特點、優勢及其安全性、量子密碼與經典密碼的融合方式與技術實現、抗量子計算的密碼原理與發展、量子密碼的發展趨勢等7個方面，與會專家從經典密碼、物理學等多角度出發，圍繞主題和報告進行了激烈爭辯。

　　經過討論，會議澄清了關于量子信息與經典信息，量子隱形傳態與量子密碼通信等原理和概念上的問題，指出了量子信息已經超越經典信息論范疇，探討了建立量子密碼理論體系、量子密碼與經典密碼在理論和應用層面的關系及二者融合方式等，明確了量子密碼優勢及實際應用需要，提出了我國量子密碼技術下階段發展方向和主要研究內容等。

　　此次論壇首次將我國經典密碼與量子密碼專家聚集在一起研討密碼領域面臨的問題和機遇，加強了相互間理解和交流，指明了量子密碼后續發展方向和途徑。論壇的組織者表示，此次研討必將推動我國量子密碼技術的研究和發展，并對量子密碼技術應用產生深遠的影響。