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量子通信中的信息安全技术及比较 (2).pdf
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量子通信中的信息安全技术及比较
量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学
科, 是量子论和信息论相结合的新的研究领
域。它主要是利用量子纠缠效应进行信息传
递, 其研究主要涉及量子密码通信、 量子远程传
态和量子密集编码等等。而量子通信安全性是将保密通信建立在量子客观规律基础上的, 是
一个具有重要意义的研究课
题。
随着对数学难题求解的经典算法和量子算法的深入研
,基于数学上计算复杂性的经典
究
而经典计算机技术的飞速发展和量子计算机的实验进
安全通信面临着严峻的挑战。 展, 导致
破译数学密码的难度逐渐降 目前经典密码体制面临三个方面
低。 与量子通信安全性相比, 的
威胁。首先,经典密码体制安全性是建立在没有严格证明的数学难题之
上。 数学难题的突破
必将给经典密码算法带来毁灭性打
击。 其次,计算机科学的飞速发展导致其计算能力的快速
量子计算理论的发展使得数学难题具有量子可解性。
提高,始终冲击着经典密码。再次, 在
1994 年 Shor 提出了多项式时间内求解大数因子和离散对数的量子算法使得目前常用的基于
ELGamal 公钥密码体制受到极大威
1998 年,大数分解困难性提出的 RSA 公钥密码体制和 胁。
即在 N 个记录的无序数据库中搜索记录的时间复杂度为
Grove 提出了量子搜索算法, 对 N 开
使得经典密码体制
平方根,可以提高量子计算机利用蛮力攻击方法破解经典密码的效率, 受
到威胁。仅仅因为量子计算机的应用仍处于初级阶
段, 量子计算理论成果目前还没有影响经
典密码体制系统的使用。但以量子力学为基础发展的安全通信是不可能被攻破的, 它以量子
力学为基础,利用系统所具有的量子性质,使得“一次一密”密码真正能应用于实际。量子
,或量子相干性以及“单量子不可克隆定理”
密码学的安全性是由“海森堡测不准原理” 来
保证的,具有可证明的无条件安全性和对窃取者的可检测
性, 完全可以对抗以量子计算机为
也保证了加密信息的绝对安
故以量子工具的密码破译。从而保证了密码本的绝对安全, 全,
为载体的通信,具有以往经典通信所没有的安全优
势。
谈到量子安全通信就不得不介绍一下量子密码学。量子密码学的思想最早是由美
国人
S.Wiesner 在 1969 年提出。后来 IBM 的 S.H.Bennett 和 Montreal 大学的 G.Brassard 在此基础
上提出了量子密码学的概念,并于 1984 年提出了第一个量子密钥分发协议,简称
BB84
协
议。1991 年 Ekert 依据量子缠绕态而提出了一种基于 EPR 关联光子对的 E91 协议,
年
1992
B92 量子密码协议。
Bennet
又进一步提出
了
t
一、量子密码保密通信的物理原理:
1、互补性以及测不准原理:在量子力学中具有互补性的两组物理量是指在进行观测时,对
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