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告诉你,我是一个与众不同的密码

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告诉你,我是一个与众不同的密码

雪花又一年 2018-05-03 14:34:00 浏览317 评论0

摘要: 先说明一下本宝宝计算时代的到来,将对你们人类的生活产生极大的影响,在给你们带来了巨大机遇的同时,也对你们的当前的信息安全形成了严重的威胁,不断地挑战你们的信息安全工作者的智慧。没错,本宝宝就是量子。 作为一名性感可爱百变风的宝宝,我可以牢牢地锁住你们的秘密,因为我可以变成一名与众不同的密码。

先说明一下

本宝宝计算时代的到来,将对你们人类的生活产生极大的影响,在给你们带来了巨大机遇的同时,也对你们的当前的信息安全形成了严重的威胁,不断地挑战你们的信息安全工作者的智慧。没错,本宝宝就是量子。


作为一名性感可爱百变风的宝宝,我可以牢牢地锁住你们的秘密,因为我可以变成一名与众不同的密码。像封面那样的一串数字的传统密码在我眼中实在是太土了,尤其是设置成123456这样一点技术含量都没有的密码,我实在是不忍吐槽了,毕竟我可是洋气的量子密码。下面就请听我量子密码一本正经严肃脸的自我介绍。


注意,我要开始一本正经了


量子密码学的理论基础是量子力学,而以往密码学的理论基础是数学。与传统密码学不同,量子密码学利用物理学原理保护信息。首先想到将量子物理用于密码技术的是美国科学家威斯纳。威斯纳在“ 海森堡测不准原理”和“ 单量子不可复制定理”的基础上,逐渐建立了量子密码的概念。“海森堡测不准原理”是量子力学的基本原理,指在同一时刻以相同精度测定量子的位置与动量是不可能的,只能精确测定两者之一。“ 单量子不可复制定理”是“ 海森堡测不准原理”的推论,它指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的,因为要复制单个量子就只能先作测量,而测量必然改变量子的状态。


威斯纳于1970 年提出,可利用单量子不可复制的原理制造不可伪造的“电子钞票”。由于这个设想的实现需要长时间保存单量子态, 这是不太现实的,因此,“电子钞票” 的设想失败了。但是,单量子态虽然不好保存却可以用来传递信息,威斯纳的尝试为研究密码的科学家们提供了一种新的思路。


量子密码最基本的原理是“量子纠缠”,即一个特殊的晶体将一个光子割裂成一对纠缠的光子。被爱因斯坦称为“ 神秘的远距离活动”的量子纠缠,是指粒子间即使相距遥远也是相互联结的。大多数量子密码通信利用的都是光子的偏振特性,这一对纠缠的光子一般有两个不同的偏振方向,就像计算机语言里的“0”和“1”。根据量子力学原理,光子对中的光子的偏振方向是不确定的,只有当其中一个光子被测量或受到干扰,它才有明确的偏振方向,它代表“0”和“1”完全是随机的,但一旦它的偏振方向被确定,另外一个光子就被确定为与之相关的偏振方向。当两端的检测器使用相同的设定参数时,发送者和接收者就可以收到相同的偏振信息,也就是相同的随机数字串。另外,量子力学认为粒子的基本属性存在于整个组合状态中,所以由纠缠光子产生的密码只有通过发送器和接收器才能阅读。窃听者很容易被检测到,因为他们在偷走其中一个光子时不可避免地要扰乱整个系统。


当前, 量子密码研究的核心内容是如何利用量子技术在量子通道上安全可靠地分配密钥。所谓“ 密钥”,在传统的密码术中就是指只有通信双方掌握的随机数字串。量子密钥分配的安全性由“ 海森堡测不准原理”及“ 单量子不可复制定理”保证。根据这两个原理,即使量子密码不幸被电脑黑客撷取,也因为测量过程中会改变量子状态,黑客得到的会是毫无意义的数据。


可以这样描绘科学家们关于我们“ 量子密码”的设想:由电磁能产生的量子( 如光子)可以充当为密码解码的一次性使用的“钥匙”。每个量子代表" 比特含量的信息,量子的极化方式( 波的运动方向)代表数字化信息的数码。量子一般能以四种方式极化,水平的和垂直的,而且互为一组;两条对角线的,也是互为一组。这样,每发送出一串量子,就代表一组数字化信息。而每次只送出一个量子,就可以有效地排除黑客窃取更多的解密“ 钥匙”的可能性。


假如现在有一个窃密黑客开始向“ 量子密码”动手了,我们可以看到这样一场有趣的游戏:窃密黑客必须先用接收设施从发射出的一连串量子中吸去一个量子。这时,发射密码的一方就会发现发射出的量子流出现了空格。于是,窃密黑客为了填补这个空格,不得不再发射一个量子。但是,由于量子密码是利用量子的极化方式编排密码的,根据量子力学原理,同时检测出量子的四种极化方式是完全不可能的,窃密黑客不得不根据自己的猜测随便填补一个量子,这个量子由于极化方式的不同很快就会被发现。


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我就是过来夸夸自己


加密是保障信息安全的重要手段之一。在现有的各种密码中,没有哪种是解不开的。现在常用的标准加密方式是用一串随机数字对信息进行编码。比如,用数字串“5,1,19,20”来加密英文单词“east”( 四个数字分别表示单词中四个字母在英文字母表中的位置)。这种加密方案有一个致命的缺陷:从数学上来讲, 只要掌握了恰当的方法,任何密码都是可以被破译的。更糟糕的是,这种密码在被窃听破解时,不会留下任何痕迹,合法用户无法察觉,还会继续使用同一个地址储存重要信息,损失就会更大。


现在就是最安全的公钥密码系统,一旦遇上量子计算机,就形同虚设。须臾之间量子计算机便能破译这种密钥。要是用我们量子密钥来加密信息,那就连量子计算机也只能望“密”兴叹了。量子密码技术是一种截然不同的加密方法,是密码编制人员追求的最高境界。主要是利用两种不同状态的快速光脉冲(光子) 来以无法破译的密码传输信息。任何想测算和破译密钥的人,都会因改变量子状态而得到无意义的信息,而信息合法接收者也可以从量子态的改变而知道密钥曾被截获过。


单量子态有两个特殊的脾气,使它能“ 守口如瓶”:一是根据量子不可克隆原理,未知的量子态不能被精确复制,所以人们不能像复制钥匙一样复制量子态;二是由于量子不确定性原理,任何试图对它“ 不轨”的举动,都会毁坏套在信息上的量子密钥“ 信封”,使盗贼自暴形迹。从理论上来说,用量子密码加密的通信不可能被窃听,安全程度极高。


对,我就是想夸自己是最可靠的密码通信技术。



原文发布时间为:2017-12-11
本文作者:流苏
本文来源:九州量子,如需转载请联系原作者。

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