中國的科研界和產(chǎn)業(yè)界正攜手應(yīng)對(duì)量子計(jì)算帶來的信息安全挑戰(zhàn)。

近日，來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、上海交通大學(xué)、云南大學(xué)與國盾量子、國科量子等公司的聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)宣布，在國際上率先完成量子密鑰分發(fā)（QKD）和后量子加密算法（PQC）的融合應(yīng)用。相關(guān)論文5月6日發(fā)表在知名學(xué)術(shù)期刊《NPJ Quantum Information》上。

隨著量子計(jì)算的飛速發(fā)展，經(jīng)典密碼算法的安全性也受到極大威脅。而能抵御量子計(jì)算破解、實(shí)現(xiàn)“量子安全”的技術(shù)路線主要有兩種：一是量子保密通信，其中發(fā)展成熟的主要是量子密鑰分發(fā)（QKD），具有不依賴于數(shù)學(xué)假設(shè)的“無條件安全性”（也稱信息論安全）；二是后量子加密（PQC）算法，比如格密碼，目前已知的量子計(jì)算算法無法有效破解。

QKD、PQC兩種技術(shù)路線之間是競爭還是合作，也一直是外界聚焦的問題。

?中國團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)證明兩種技術(shù)可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)，并非“二選一”的零和博弈。本次研究中，科研人員在QKD網(wǎng)絡(luò)中使用PQC認(rèn)證代替原來的QKD設(shè)備預(yù)制密鑰認(rèn)證，且驗(yàn)證了新方案在城域范圍內(nèi)QKD中繼網(wǎng)絡(luò)和全通網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的可行性。利用PQC認(rèn)證，可以將QKD網(wǎng)絡(luò)中可信中繼替換為光開關(guān)，每個(gè)用戶只需要通過PKI申請(qǐng)1個(gè)數(shù)字證書，就可以實(shí)現(xiàn)任意兩用戶之間的直連；新用戶也只需要獲得1個(gè)數(shù)字證書，就可以立即與其他用戶建立QKD連接，提高了QKD網(wǎng)絡(luò)的操作性和效率。

研究結(jié)果顯示，這種新型安全認(rèn)證方案可以利用PQC簡化QKD在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的身份認(rèn)證和密鑰管理，同時(shí)QKD則提供了PQC等公鑰體系無法確保的無條件安全性，兩種技術(shù)結(jié)合，進(jìn)一步保障量子保密通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性，也提高了量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)性、便利性，將極大促進(jìn)量子保密通信的應(yīng)用和推廣前景。

值得注意的是，本實(shí)驗(yàn)也是跨領(lǐng)域、跨團(tuán)隊(duì)，科研和產(chǎn)業(yè)結(jié)合的探索。公開資料顯示，中國科大的研究人員包括潘建偉院士、張強(qiáng)教授等知名量子信息學(xué)者；上海交通大學(xué)郁昱教授來自于計(jì)算機(jī)系，常年從事密碼學(xué)和后量子密碼學(xué)研究。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用了國盾量子自主研制的QKD產(chǎn)品，國盾量子研發(fā)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了相關(guān)QKD設(shè)備和PQC上位機(jī)通信的設(shè)計(jì)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成QKD+PQC的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、分析等工作。各方共同發(fā)揮自身的科研和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢，推動(dòng)量子安全技術(shù)的融合發(fā)展。

論文鏈接：

? ? ? ?https://www.nature.com/articles/s41534-021-00400-7

（本文綜合自《科技日?qǐng)?bào)》、《中國科學(xué)報(bào)》、澎湃新聞等）

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