量子密码的通信工作原理探讨
量子密码的通信工作原理探讨
摘要：随着互联网技术的快速的发展,越来越多的人将自己的生活和工作转移到网络上进行,因
为大量的敏感的信息在传输的过程中容易被窃取,所以在这些信息传输之前人们需要对这些信息
进行加密操作,故而密码学给我们提供了一些程度上的保障,当用户使用秘钥对需要加密的重要
信息进行加密后,该信息只能被特定的解密秘钥解锁并恢复,这样非法用户获取不了解锁秘钥,所
以就无法获得真实的数据。因此,只要通信双方事先协商并好秘钥的制定,他们就能够在较为宽
泛的通信环境里进行信息的交互工作,但是如果解密的秘钥被其他人窃取或者被非法用户破译,
那么信息的安全性就无法得到保障,所以秘钥的安全成了信息能否安全传递的关键,通过介绍了
量子密码在通信中的工作原理,阐释了量子密码的通信研究过程,介绍了当前量子密码通信的实
际情况。
关键词：量子密码; 秘钥; 加密操作; 安全传递;
在现有的密码体系中,维那姆提出了一种一次性密码具备无条件的安全性的密码体系。他提出的
要求是秘钥是随机的,而且秘钥的长度至少要和被加密的数据所具备的长度是相同的,但是因为
他的某一些缺陷在现实的应用中无法得到真正的实现。但是,量子平行计算概念被提出以后,计
算所需要的时间被极大的减少了,从另一个角度说,量子计算机如果被发明出来,传统的密码学可
能受到量子力学带来的沉重打击,相反,我们也可以利用量子力学创建一套更加安全的密码体
系。
1 研究的历史和现状
美国的科学家维斯纳是最早想到把量子力学应用于密码学的,他在 1970 年就提过使用单量子态
“ ”来制造出一种不能够被伪造的 电子钞票 。不过这样的设想如果想要实现有一定的难度,因为这
首先需要长时间的保存单量子态,所以这在当时没有受到人们的重视,所以直到 1983 年这个观点
被发表出来。而贝内特与布拉萨德两个人是很早认识到维斯纳提出的建议的重要人物。他们通
过研究发现,单量子态虽然是不容易被保存的,但是是能够被用于信息的传输的。所以在 1984 年
他们共同提出了首个量子秘钥的分配方法,这个方法被称为BB84 方案,因此量子密码迎来了广泛
研究的新的时代。然后,在5年后,他们才在实验室里完成了首次的量子传输实验,他们成功地把
一些光子在距离 32 厘米距离的两台计算机之间进行传输,这是早的量子秘钥传输实验。1992 年,
贝内特通过反复的研究提出了更简单的 B92 方案。从这以后,各个国家的科研人员快速地投入
到相关的量子秘钥研究中来了,这使得量子密码技术的实验得到了快速的发展。
量子密码的研究非常顺利,虽然该领域还有很多的问题需要其解决,但是量子秘钥的分发已经逐
渐趋于现实。因为通信内容保密的重要性,量子密码技术最早应用在军事和政府文件的保密工作
上,并且其商业应用正在起步中。自 2003 年以来,瑞士 id Quantique 公司和美国 MagiQ 公司都发
布了能够传输量子秘钥的产品。2004 年6月3日,世界上第一个量子密码通信网络在美国投入运
行。这个通信系统能够连接 6个网络的节点。在 2004 年的秋天,日内瓦的网络供应商展示了一
个网络,该网络可以把多个服务器的一些数据备份到10 公里以外站台,这个网络是由量子进行加
密的。中国也在最近几年展开了量子通信的保密研究。
在光纤传输的过程中,光子非常容易被消耗,所以在当前量子密码传输距离只能限制在很短的距
离内。所以这个阻碍一旦被突破,量子密码就能够迎来快速的发展。2007 年4月3日,中国科学
家在北京测试成功首个国际量子密码通信网络,这也是到目前为止,全球中唯一无中转且任意互
通的量子通信网络,这标志着量子的通信技术向网络化发展迈出的关键一步。
量子密码技术在近年以来成为国际学术界里面的一个热门的前沿的研究,这种研究针对未来具备
超级计算能力的量子超级计算机,而现行的基于解自然对数和因子分解的一种加密的系统可能变
得不够安全,但是量子密码术却能拥有够经典的密码学而不能达到的两个目的:一个是合法通信
双方能够觉察到潜在的窃听者然后采用相关的措施;二是不管是想要破坏信息的破解者拥有多
么强大的能力,都可以让窃听者没有办法破解量子密码。这可以说,量子密码技术是保障将来网
络通信安全一项重要的技术。
2 量子密码的通信工作原理分析
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量子密码的通信工作原理探讨摘要：随着互联网技术的快速的发展,越来越多的人将自己的生活和工作转移到网络上进行,因为大量的敏感的信息在传输的过程中容易被窃取,所以在这些信息传输之前人们需要对这些信息进行加密操作,故而密码学给我们提供了一些程度上的保障,当用户使用秘钥对需要加密的重要信息进行加密后,该信息只能被特定的解密秘钥解锁并恢复,这样非法用户获取不了解锁秘钥,所以就无法获得真实的数据。因此,只要通信双方事先协商快秘钥的制定,他们就能够在较为宽泛的通信环境里进行信息的交互工作,但是如果解密的秘钥被其他人窃取或者被非法用户破译,那么信息的安全性就无法得到保障,所以秘钥的安全成了信息能否安全传递的关...
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作者：闻远设计
分类：非标机械电气自动化
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时间：2023-05-19
