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量子密码安全性最新理论结果:窃听者即便动用人类所有计算资源,用比宇宙寿命还长的时间也无法猜中量子密钥

时间:2020-05-23 20:55:00  阅读:562

日前,我院王向斌教授团队发表的最新研究成果显示,在猜中概率标准下量子密钥是安全的。该研究团队利用一种便捷高效的数学映射方法,在迹距离(一种刻画生成的最终密钥和完全随机的理想密钥之间相似程度的标准)是10-9的前提下,得出了量子密钥的猜中概率不会超过2×  10-3277即使窃听者动用目前地球上所有的计算资源,用比宇宙寿命还长的时间也无法猜中量子密钥。

近年来,以量子密钥分发(或量子密码)为代表的量子通信技术发展迅猛,取得了丰硕的成果,受到社会各界的广泛关注。量子密码的安全性一直是该领域的研究重点,并逐渐成为社会大众关注的热点。其中,迹距离已经成为学界广泛认可的标准。然而,迹距离与窃听者猜中概率之间的关系却未获深入研究。国外学者曾给出了一些松散的结果,例如迹距离是10-9时,窃听者对量子密钥的猜中概率小于10-6。由于10-6这个值过大,此结果并不能从猜中概率角度显示量子密钥的安全性。但是,正如王向斌等人在论文中指出的那样,此结果丝毫不能作为质疑量子密码安全性的依据,原因在于给出这种松散结果的方法过于平庸,而未能得到紧致的结果。或者说,这样的结果,对于判别量子密码得安全性来说,属于无效结果。

为了彻底说明问题,王向斌等人给出了紧致的结果:窃听者对于量子密钥的猜中概率不超过2×10-3277,其紧致程度比国外学者的结果高出3000多个数量级,清晰地表明了量子密码在猜中概率标准下的安全性。这一紧致结果与之前的猜中概率小于10-6的结果在数学上并不矛盾,但两者在判断量子密钥安全性上所起的作用完全不同。王向斌等人的猜中概率不超过2×10-3277的结论可以明确判断密钥是安全的,但此前国外学者的猜中概率小于10-6的结论对判断密钥的安全性毫无意义。基于国外学者的猜中概率不超过10-6的松散结论而质疑量子密钥安全性更是存在逻辑错误。

上述成果于2020522日在线发表于国际知名期刊NPJ Quantum InformationGuessing probability in quantum key distribution, NPJ Quantum Information 6:45 (2020))。该成果明确判断了量子密钥在猜中概率的标准下是安全的,确认了量子密钥分发安全性现有的迹距离标准是高度有效的,彻底澄清了之前人们基于松散猜中概率结果而对量子密码安全性的所谓质疑


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