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有關量子通信的問題

提到“量子”壹詞,大多數人想到的可能是玄之又玄的量子物理,以及愛因斯坦那句著名的“上帝不擲骰子”的斷言。在我們的過往印象中,量子物理經常與“不確定性”、“測不準”等詞匯聯系在壹起,然而我們又知道,通信最重要的就是穩定、安全、可靠。那麽,量子與通信,表面上互相矛盾的兩個東西是如何聯系到壹起的呢?要了解這壹點,我們還是先從傳統通信為什麽需要“量子”說起吧。

傳統通信的局限性

眾所周知,密碼這東西現在已經充斥了我們的生活。像網購轉賬、登陸微信,甚至在我們看不見的信息傳輸途中,都需要用到密碼,因為它能保證通信和交易的安全。不過,有了加密,就有破解密碼的人,這對死敵的角力始終貫穿在我們整個通信的歷史中。尤其在戰爭年代,解密的成功與否甚至足以影響最終的戰局。在二戰期間,美軍正是因為破解了日軍電報的加密方式,從而掌握日軍高層的行蹤,最終成功擊殺了其海軍總司令山本五十六,為太平洋戰爭的獲勝奠定了基礎。除此之外,直接竊聽和截獲信息也是很常見的泄密方式。如電影《竊聽風雲》講述的正是通過竊聽他人通信而發生的壹系列故事。

人們壹直在想,是否存在壹種安全傳輸信息的方法呢?我們可以總結壹下,“使通信保密”的思路其實有兩種。壹種是物理加密,比如在A和B之間拉壹條專線,專線中間布滿崗哨,任何想截獲信息的間諜必須在光纜上做手腳才能竊聽,而這必然會被哨兵拿下。在這種確保安全的信道中,我們甚至無需對信息加密,直接用明文交換信息就可以了。但是,用物理隔離的方法終究不現實,它的效率低,成本高,距離有限,只有少數重要且有條件的崗位才用得起這種方式。

另壹種是信息加密,就是把封裝信息加上密碼後通過公***信道傳遞,這相當於把它放在壹個帶鎖的小箱子裏進行運輸,沿途就算被人截留了也沒關系,因為只有對面拿到鑰匙的人才能打開箱子,從而獲取信息,這種做法就是我們目前常用的傳統加密方式。

只是現有的密碼體系還是通過增加計算復雜性來保證安全。例如應用最廣泛的密碼算法RSA,用的是兩個非常大的質數的乘積來建立密鑰。眾所周知,對於兩個大質數乘積進行因式分解,除暴力窮舉外並無更好的方式。資料顯示,用現有最快的傳統計算機對壹個500位的RSA密鑰進行窮舉破解,耗時將達到百億年——幾乎等於不可破解。

但從理論上講,只要有足夠先進的計算機,任何有限長度的密碼都可以被破譯。隨著計算機技術更新叠代,接下來可能出現更快更強的計算機,比如研發中的量子計算機等。在那時候,如果無法升級出對應的加密方式,那麽原有的密碼將不再安全,金融系統和個人隱私等領域都將徹底陷入混亂。

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