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(jìn)展

新一代密碼技術(shù)量子加密通信的普及出現(xiàn)重大進(jìn)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(jià)的通用產(chǎn)品進(jìn)行檢測(cè)也能驗(yàn)證安全性的方法。預(yù)計(jì)可以把量子加密通信設(shè)備的開(kāi)發(fā)成本降至約10分之1。將與NEC展開(kāi)合作，力爭(zhēng)2025年之前實(shí)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(huì)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(rèn)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(shí)際開(kāi)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(shí)打造破解密碼的秘鑰，需要在接收端準(zhǔn)確檢測(cè)一個(gè)個(gè)光子。在需要較高靈敏度的同時(shí)，還需要冷卻設(shè)備，有時(shí)1臺(tái)檢測(cè)器就需要100多萬(wàn)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(wú)，利用光波振動(dòng)的時(shí)機(jī)生成秘鑰。能在檢測(cè)時(shí)對(duì)接收的光進(jìn)行增幅，沒(méi)必要區(qū)分一個(gè)個(gè)光子。這種方式可以利用與通常的光通信相同的檢測(cè)器，檢測(cè)器的成本只需數(shù)萬(wàn)日元左右。

量子加密通信的光源可使用通常的激光。檢測(cè)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(cè)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(guò)，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(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)偷看痕跡的手法。

量子加密通信僅在被偷看時(shí)會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤（error），利用光的粒子性質(zhì)的方式能計(jì)算出錯(cuò)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(shí)從光波振動(dòng)時(shí)機(jī)獲得的數(shù)值，同樣也能計(jì)算出這種錯(cuò)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(shí)通過(guò)不同波長(zhǎng)的光，還具有能增加通信量的優(yōu)點(diǎn)。小蘆教授表示，對(duì)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(xiǎn)，“全球研究將加速”。

關(guān)于量子加密通信，瑞士的IDQ和中國(guó)企業(yè)已推出服務(wù)。東芝也預(yù)定2020年度內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，預(yù)測(cè)到2035年度全球市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到約2.1萬(wàn)億日元。

不過(guò)，量子加密通信與現(xiàn)在采用數(shù)學(xué)問(wèn)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(jī)密信息的領(lǐng)域。如果能使用廉價(jià)的通用設(shè)備，量子加密將在廣泛領(lǐng)域得到利用。

中國(guó)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(zhēng)與NEC攜手推進(jìn)實(shí)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(shì)”。
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