量子糾纏技術可提供安全的通訊及無法被破譯的密碼

　　自斯諾登事件爆發以來，人們對網絡通訊安全性的擔憂與日俱增。不過，“魔高一尺，道高一丈”。科學家們表示，隨著量子力學技術的不斷發展，在不久的將來，或許幾年后，量子密碼就有望為我們提供無法破解的堪稱完美的安全保護，讓美國國家安全局（NSA）望洋興嘆。

　　研究人員在近日出版的《自然》雜志撰文指出，量子力學是統轄亞原子粒子行為的基本法則，利用量子技術創建的密碼系統，可以提供非常安全的通訊以及無法被破譯的密碼，即使產生這套量子密碼的設備因為某種原因不再可靠或被惡意攻擊時，也是如此。為了獲得完美的安全性，用戶只需要在使用前確保設備通過一個統計測試就行。該系統可以確保“偷聽者”一旦開始竊聽信息，就會被通訊雙方察覺。

　　密碼保護源遠流長

　　密碼術的基本工作原理是，發送者和接受者共享同一個密鑰。歷史上最早的有記錄的密碼術應用大約出現在公元前5世紀。那時，古希臘的斯巴達人使用一種叫作scytale的棍子來傳遞加密信息。在scytale上，斯巴達人會呈螺旋形地纏繞上一條羊皮紙或皮革。發信人在纏繞的羊皮紙上橫著寫下相關的信息，然后將羊皮紙取下，這樣在羊皮紙上就有一些毫無意義的字母順序。如果要將這條消息解碼，收件人只要將羊皮紙再次纏繞在相同直徑的棍棒上，就可以讀出信件內容。

　　而現代的密碼術采用的則是另外一套系統。比如目前最有影響力的公鑰加密算法“RSA加密算法”基于一個十分簡單的數論事實：將兩個大素數相乘十分容易，但想要對其乘積進行因式分解卻極其困難，因此，可以將乘積作為加密密鑰。該算法1977年由麻省理工學院的羅納德·李維斯特、阿迪·薩莫爾和倫納德·阿德曼一起提出，RSA是他們三人姓氏開頭字母的組合。

　　到2008年為止，世界上還沒有任何可靠的攻擊RSA算法的方式，只要其鑰匙足夠長，用RSA加密的信息實際上是不能被破解的，因此，該算法已被ISO推薦為公鑰數據加密標準，不過，在分布式計算和量子計算機理論日趨成熟的今天，RSA加密的安全性也受到了不小的挑戰。

　　量子糾纏“受命于危難之間”

　　科學家們表示，完美的不可破解的代碼或許依賴一次一密。

　　在這套系統中，一個完全保密、隨機的數字被用來給一條信息加密，而且，一旦信息被讀取，密鑰就被破壞。因此，只要密鑰不再被使用，這些密碼或許永遠也無法破解。

　　“看上去很美”，是不是？但問題在于，發送者如何做到將密鑰發送給接受者時不被竊聽呢？

　　科學家們給出的答案是：發送一些依靠量子力學而產生的密鑰。當一個光粒子（光子）從一個位置行進到另一個位置時，它會以不確定的方向或偏振形式行進，由于量子力學的基本原理，當某人試圖對這個光子進行測量時，其就會發生改變。因此，如果一個密鑰通過相互糾纏的量子粒子被加密，那么，在不改變它的情況下竊聽到該密鑰是“不可能的任務”，而一旦被竊聽，發送者和接受者立刻就會察覺。

　　該文章的合作者、英國牛津大學和新加坡國立大學的密碼學家阿圖爾·埃克特說：“這并非基于某些數學難題而是基于物理學法則。作為人類，我們對物理學法則束手無策。”

　　新突破為網絡安全保駕護航

　　其實，市場上已經出現了量子加密設備，但研究人員認為，只有這些生成密碼的設備是完全可靠的，這樣的系統才起作用；如果制造者在制造過程中粗制濫造，那么，從理論上來說，這樣的設備仍然會被“黑”。

　　不過，在過去幾年內，埃克特和該研究的另一名合作者、瑞士理論物理研究所的研究員雷納托·倫納領導的研究團隊證明，即使這樣粗制濫造、能被敵人“鉆空子”的設備也能產生完美的密碼。只要這種一次一密系統生成的數字真的是完全隨機，而且，設備內存在著量子糾纏就行，而后者可以通過統計測試來確定。

　　這就意味著，人們能夠獲得堪稱完美的安全通訊，讓NSA鞭長莫及。即使有竊聽者追蹤芯片插入該加密設備中或試圖采用其他方式減弱密碼的保密性，只要該設備本身待在安全的位置并通過了一項統計測試，那么，它仍然能夠提供完美的安全性。

　　埃克特在接受美國趣味科學網站采訪時表示：“即使你不知道這一設備的聯網原理，也并不信任信息提供商，只要該設備能產生某些關聯，就可以。別人無法插入特洛伊木馬；也沒有任何設備能監視你。最新突破意味著安全的量子密碼系統離我們并非那么遙不可及，或許幾年內，這項技術就能成為我們的上網助手，為我們的網絡安全保駕護航。”