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量子计算机:“矛”未到“盾”先行

关键词 量子计算机 , 密码 , 运算|2018-11-08 09:32:48|来源 科技日报
摘要 量子计算机离真正派上用场还有时日,但国际密码学界已经“未雨绸缪”,为量子计算机可能带来的冲击做起准备。6日,由欧洲电信标准化协会主办的第六届量子安全国际会议在京开幕。会上,中国科学...

      量子计算机离真正派上用场还有时日,但国际密码学界已经“未雨绸缪”,为量子计算机可能带来的冲击做起准备。6日,由欧洲电信标准化协会主办的第六届量子安全国际会议在京开幕。会上,中国科学院信息工程研究所副所长荆继武表示,中国或将于2022年左右开展抗量子密码算法标准化工作,于2025年左右实现商业化应用落地。

  所谓抗量子密码算法,抗的就是量子计算机。量子计算机的信息单位是量子比特。和经典计算机不同,量子比特能表示“0”,也能表示“1”,还能表示“0”和“1”的叠加态。基于这一特性,量子计算机的运算能力可以远超过经典计算机。于是,面对量子计算机,传统加密算法筑起的城墙就显得“四处漏风”。

  “有人打过一个比方,现在是算法和口诀都有了,但是算盘还没有造出来。”荆继武说,没有“算盘”,也不妨碍大家根据成熟的量子理论先行打造防御量子计算机的“盾”。

  此前,公众听说更多的概念可能是量子通信。我国已经建设完成了千公里级量子保密通信干线“京沪干线”。那么,有了量子通信,为什么还要强调抗量子密码算法?

  重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室主任向宏告诉科技日报记者,世界各国目前在工程上实施的量子通信,本质上都是进行传统加密通信时的密钥分发。量子密钥分发的原理是发送方和接收方采用单光子状态作为信息载体来建立密钥协商。基于量子物理原理,单光子不可分割、不可复制也无法被精确测量,在理论上能够保证,一旦有人窃听就能发现密钥“被盗”。

  但实现量子密钥分发,需要建立专门的量子通信网络,投入不菲,不可能用它来替换现有互联网。所以,未来量子密钥分发将和抗量子密码算法一道,为信息安全保驾护航。前者可以用于金融等高安全领域,后者可提供商业性的加密、个人认证服务。

  在量子通信的国际竞争中,我国走在前列;但在抗量子密码算法领域,我国与国外仍有差距。“目前的差距大概在十年左右。”向宏说,要做好抗量子密码算法研究,我国最缺的是人才,尤其是缺少精通数学和量子物理这两大基础学科的复合型人才。

  荆继武表示,我国在抗量子密码算法上还没有真正的原创性成果,基本在做跟踪研究。但他个人认为,我国可在2020年左右做出抗量子密码机和密码模块,在2022年启动抗量子密码的标准化程序。

  此前,美国国家标准与技术研究院面向全球征集抗量子密码算法项目,收到的82个算法中,首轮公布前即淘汰了13个,剩下的69个算法中,目前已有5个因被攻破而撤回。“中国团队也提交了3个算法。”荆继武说。而征集算法的目的,就是要遴选出算法标准。

  国家密码管理局商用密码管理办公室主任张平武在大会上指出,中国密码登上国际标准化舞台的时间较晚,但在国际密码标准化活动中已经崭露头角。他透露,由中国科研团队提出的《量子密钥分发设备的安全要求和测评方法》,已于10月初结束的ISO/IEC JTC1 SC 27挪威会议上成功进入NWIP(新工作项目提案)投票阶段。“我们会一如既往地对包括量子计算在内的技术创新和产业发展予以政策支持,吸引更多力量关注和投入到中国量子和抗量子密码研究中来,推动具有中国特色的量子密码应用实施落地。”张平武强调。

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