日本新一代密碼技術(shù)量子加密通信的普及出現(xiàn)重大進展

新一代密碼技術(shù)量子加密通信的普及出現(xiàn)重大進展。東京大學(xué)的小蘆雅斗教授等人發(fā)現(xiàn)了在通信中利用光的波的性質(zhì)、使用廉價的通用產(chǎn)品進行檢測也能驗證安全性的方法。預(yù)計可以把量子加密通信設(shè)備的開發(fā)成本降至約10分之1。將與NEC展開合作，力爭2025年之前實用化。

量子加密通信是利用量子力學(xué)的原理生成用于加密和破解保密信息的秘鑰。把秘鑰等信息放在光子上。任何人試圖偷看，光都會產(chǎn)生混亂，留下被窺視的痕跡。非法破解量子加密信息被認為是不可能的。

光具備波粒二象性（具備直線傳播及反射的粒子的性質(zhì)，以及繞到障礙物等之后的波的性質(zhì)）。一部分已經(jīng)實際開始應(yīng)用的量子加密通信利用了粒子的性質(zhì)。要在監(jiān)視是否被偷看的同時打造破解密碼的秘鑰，需要在接收端準確檢測一個個光子。在需要較高靈敏度的同時，還需要冷卻設(shè)備，有時1臺檢測器就需要100多萬日元。

另一方面，如果采用光的波性質(zhì)的方式，忽視光子的有無，利用光波振動的時機生成秘鑰。能在檢測時對接收的光進行增幅，沒必要區(qū)分一個個光子。這種方式可以利用與通常的光通信相同的檢測器，檢測器的成本只需數(shù)萬日元左右。

量子加密通信的光源可使用通常的激光。檢測器推高了量子加密通信的整體設(shè)備成本。據(jù)悉，如果檢測器能使用通用產(chǎn)品，整體成本有可能降至約10分之1。

不過，利用波的性質(zhì)的方式雖然在原理上可行，但仍未證明安全性。小蘆教授等人發(fā)現(xiàn)了即使利用光的波性質(zhì)的方式，也能準確發(fā)現(xiàn)偷看痕跡的手法。

量子加密通信僅在被偷看時會產(chǎn)生錯誤（error），利用光的粒子性質(zhì)的方式能計算出錯誤的比率。小蘆教授等人發(fā)現(xiàn)，用特殊函數(shù)處理利用接收時從光波振動時機獲得的數(shù)值，同樣也能計算出這種錯誤的比率。

如果僅提取未被偷看的信息生成秘鑰，即可保證安全性。1條光纖可同時通過不同波長的光，還具有能增加通信量的優(yōu)點。小蘆教授表示，對于利用光的波性質(zhì)的方式，解決了此前成為課題的安全風(fēng)險，“全球研究將加速”。

關(guān)于量子加密通信，瑞士的IDQ和中國企業(yè)已推出服務(wù)。東芝也預(yù)定2020年度內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化，預(yù)測到2035年度全球市場規(guī)模將達到約2.1萬億日元。

不過，量子加密通信與現(xiàn)在采用數(shù)學(xué)問題的密碼不同，需要交換量子的狀態(tài)的專用設(shè)備。因此，用途一般僅限于交換金融、醫(yī)療、防衛(wèi)相關(guān)等機密信息的領(lǐng)域。如果能使用廉價的通用設(shè)備，量子加密將在廣泛領(lǐng)域得到利用。

中國在量子加密通信領(lǐng)域領(lǐng)先，在北京和上海之間構(gòu)建約2000公里的通信網(wǎng)。小蘆教授表示力爭與NEC攜手推進實用化，“希望在高質(zhì)量的硬件和證明安全性的理論研究上占據(jù)優(yōu)勢”。
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