三星打造全球首款量子加密智能手機(jī)，如何達(dá)到安全分發(fā)密鑰目的

作為下一代信息通信領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)性和支撐性技術(shù)，量子通信具有安全性更高、傳輸更高效的特點(diǎn)。據(jù)外媒報(bào)道，三星將聯(lián)手本土運(yùn)營(yíng)商SK電訊在五月推出全球首款量子加密智能手機(jī)“ GALAXY Quantum”。該款手機(jī)將成為世界上第一款采用QRNG（量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器）芯片的手機(jī)。與非量子密碼系統(tǒng)不同，QRNG芯片可確保對(duì)用戶敏感信息的可信認(rèn)證和加密，并有效防止黑客的攻擊。

據(jù)預(yù)計(jì)，Galaxy A71 5G使用的QRNG芯片由IDQuantique提供，或者可能是IDQ現(xiàn)有QuantisQRNG芯片的衍生產(chǎn)品。兩年前，SK電信曾對(duì)IDQuantique投資6500萬(wàn)美元，去年又將IDQuantique的QRNG系統(tǒng)應(yīng)用于其5G網(wǎng)絡(luò)的用戶認(rèn)證中心。

量子加密是什么？為什么安全？

量子加密（Quantum cryptography），其實(shí)就是利用量子力學(xué)的特性來(lái)實(shí)施加密任務(wù)。量子加密技術(shù)是量子通信科學(xué)發(fā)展的成果之一，主要有量子密鑰（源于量子隨機(jī)數(shù)生成器QRNG，Quantum RandomNumeral Generator）和量子密鑰分發(fā)（QKD，Quantum Key Distribution）手段。

密鑰本質(zhì)上是一串隨機(jī)數(shù)。常用的軟件隨機(jī)數(shù)基于算法生成，又被叫做偽隨機(jī)數(shù)，因?yàn)橥ㄟ^(guò)種子和算法可以得到確定的密鑰，并非真隨機(jī)數(shù)。另外常用的物理混沌隨機(jī)數(shù)，是基于經(jīng)典物理方法生成，輸出結(jié)果是確定的，譬如擲骰子，看似隨機(jī)，但在拋出的任何時(shí)刻，測(cè)量得到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力狀況、落地條件等因素，就可以知道確定的結(jié)果，也不是真隨機(jī)。

量子密鑰是通過(guò)測(cè)量光量子態(tài)得到的結(jié)果，量子態(tài)波粒二象性表現(xiàn)在空間分布和動(dòng)量都是以一定概率存在的，測(cè)量只能展示隨機(jī)的狀態(tài)，本質(zhì)上無(wú)法預(yù)測(cè)，是真隨機(jī)的輸出。

用量子密鑰取代當(dāng)前的偽隨機(jī)數(shù)，從根本上消除了密鑰隨機(jī)性的問(wèn)題，無(wú)疑將極大的提高加密的安全性。

除了密鑰源的安全性，密鑰的安全分發(fā)是保證密鑰安全的基礎(chǔ)保證。傳統(tǒng)密鑰的安全分發(fā)，仍大量存在人工用密碼箱傳遞的情況：因?yàn)橐坏┩ㄟ^(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸，現(xiàn)有的傳輸機(jī)制不足以保障密鑰的安全。以物理原理為基礎(chǔ)的量子密鑰分發(fā)從根本上解決了密鑰傳輸安全問(wèn)題。其基本方法是使用量子態(tài)來(lái)編碼信息，通過(guò)對(duì)量子態(tài)的制備、傳輸和檢測(cè)來(lái)達(dá)到安全分發(fā)密鑰的目的。

根據(jù)海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理（不確定性原理），攻擊者即使截取了量子信號(hào)，也無(wú)法有效測(cè)準(zhǔn)單量子的狀態(tài)。如果攻擊者根據(jù)測(cè)量結(jié)果重新制備一個(gè)量子發(fā)送給接收方，將不可避免地改變單量子狀態(tài)，導(dǎo)致解碼結(jié)果與編碼不一致。

量子密鑰分發(fā)雙方可通過(guò)檢測(cè)誤碼率來(lái)判斷攻擊行為及其強(qiáng)度，并在后處理中進(jìn)行消除。同時(shí)量子相干疊加的特性使得不存在通用的方法獲得任意未知單量子的多個(gè)精確一致拷貝。在量子密鑰分發(fā)雙方隨機(jī)調(diào)制單量子態(tài)時(shí)，如果攻擊者試圖在截獲量子信號(hào)后復(fù)制多個(gè)拷貝，將不可避免地導(dǎo)致復(fù)制態(tài)與初始態(tài)存在偏差，進(jìn)而導(dǎo)致解碼結(jié)果與編碼不一致，量子密鑰分發(fā)雙方同樣可進(jìn)行檢測(cè)發(fā)現(xiàn)和后處理消除。

三星打造全球首款量子加密手機(jī)

三星向來(lái)喜歡在A系列機(jī)型上試水新技術(shù)，而即將登陸韓國(guó)市場(chǎng)的三星A71 5G此次也不例外。根據(jù)韓國(guó)媒體Etnews獨(dú)家報(bào)道稱(chēng)，三星將聯(lián)手本土運(yùn)營(yíng)商SK電訊在五月推出全球首款量子加密智能手機(jī)“ GALAXY Quantum”。最大的特色是在三星A71 5G的基礎(chǔ)上安裝SK電訊開(kāi)發(fā)的量子隨機(jī)數(shù)生成芯片（QRNG）。

據(jù)悉，QRNG芯片主要面向移動(dòng)手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)和邊緣設(shè)備應(yīng)用，主要特色是利用CMOS圖像傳感器捕獲的光源散粒噪聲產(chǎn)生高熵隨機(jī)數(shù)據(jù)，主要用于身份驗(yàn)證和加密應(yīng)用程序的密鑰。同時(shí)由于量子密碼利用光粒子傳遞密碼信息，一旦發(fā)現(xiàn)有收信方和發(fā)信方之外的第三方從外部介入，密碼會(huì)立刻發(fā)生改變，因此可以從源頭上防止黑客的入侵，這對(duì)于商務(wù)人士來(lái)說(shuō)會(huì)是非常不錯(cuò)的選擇。

而在此前，三星電子將物理復(fù)制保護(hù)（PUF）功能應(yīng)用于三星S10系列以提高安全性，但QRNG技術(shù)則被評(píng)估為擁有更高級(jí)別的安全性。比如存儲(chǔ)在三星 A71 5G上的所有信息均使用不帶模式的隨機(jī)數(shù)加密，這意味著在使用現(xiàn)有技術(shù)的條件下，幾乎不可能進(jìn)行解密等操作，從而阻止數(shù)據(jù)被竊或外部黑客入侵個(gè)人信息。

至于搭載該項(xiàng)技術(shù)的三星A71 5G則由SK電訊在韓國(guó)獨(dú)家銷(xiāo)售，同樣搭載Exynos 980處理器，配有6.7英寸Super AMOLED Plus Infinity-O顯示屏和支持FHD+分辨率，擁有32MP前置鏡頭以及64MP主攝+12MP超廣+5MP微距+5MP景深鏡頭后置四攝組合。電池容量為4500毫安時(shí)（典型值），支持25w加速充電功能，預(yù)計(jì)在韓國(guó)市場(chǎng)的價(jià)格為500000-60000韓元，約合人民幣2900-3300元左右，與國(guó)行版本基本上在同一價(jià)位。

小結(jié)

量子保密通信未來(lái)的市場(chǎng)空間無(wú)疑是廣闊的，它不僅可用于軍事、國(guó)防安全，還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)、票據(jù)以及證券、保險(xiǎn)、銀行、工商、地稅、財(cái)政等領(lǐng)域，用來(lái)傳遞對(duì)安全性要求高的數(shù)據(jù)，市場(chǎng)需求巨大。而且，未來(lái)量子保密通信在個(gè)人領(lǐng)域也會(huì)大規(guī)模使用，屆時(shí)每個(gè)人的手機(jī)都會(huì)有量子加密芯片，進(jìn)行銀行轉(zhuǎn)賬、密碼輸入等涉密操作時(shí)，不用擔(dān)心被盜用或者攻擊。

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