量子密码学是一种基于不确定性原理的信息安全方法量子物理学。
基于这种物理原理的加密理论上是“牢不可破的”,因为拦截消息会导致加密就像宇宙中最精致的锁一样破碎的过程。
在被测量之前,粒子的状态只能描述为概率,它由具体方程。
这就是所谓的薛定谔方程,并且像涉及猫的思想实验,测量粒子会干扰它,从而改变该方程的细节,从而影响结果。
量子物理的这条规则可以应用于安全方法,使人几乎不可能拦截私人消息。
它与普通加密有什么不同?
如果你想给你表弟寄一百万美元而不被偷,你可以把它放进一个只有他有钥匙的个人邮箱。
在数字世界中,等效过程将被描述为不对称系统。邮政信箱起到了所谓的“公钥- 用于存储信息的数字过程,任何公众都可以将数据滑入其中,但不能公开。
一旦进入邮箱,只有拥有钥匙的人才能访问这百万美元。他们的私钥已生成使用算法其中包括公钥中的已知元素和只有他们知道的秘密元素。
第二种方法称为对称系统,需要你和你的表弟都已经制定出私钥。就像使用密码的经典编码形式一样,密钥可能要复杂得多,数据传输要高效得多,但该系统无法迅速适应公众使用。
还有每种组合的组合,依靠添加锁序列的混合钥匙来真正确保没有人可以偷看里面。
即使有多层传统加密技术的兴起,量子计算这意味着用数学方法计算私钥将花费更少的精力,即使是最复杂的密钥生成方法也面临被破解的风险。
量子加密如何工作?
一种使用量子物理保护消息的现有方法被称为量子密钥分配。它不是最严格意义上的加密,因为信息本身不是使用密码进行编码的,而更像是锁和钥匙系统。
相反,消息是使用单个粒子(例如光子)来保护的,以创建构成数字密钥基础的二进制代码。
每个粒子的属性(例如其自旋)无法确定地预测。它由其量子方程决定,该方程依赖于一组特定的已知条件。
这些条件可以是纠缠与其他粒子,这意味着一个粒子的变化将立即影响描述另一个粒子的方程。
以任何方式干扰纠缠光子,例如捕获并读取它,都会立即影响系统的其余部分(例如固定在安全位置的其他纠缠粒子)。这实际上使纠缠粒子成为一组完美的匹配键。
如果有人试图通过用新光子替换他们捕获的光子来复制钥匙,他们的虚假粒子就不会与钥匙纠缠在一起,从而提醒每个人注意这种欺骗。
来自中国的研究人员演示了该方法在 2017 年的视频链接中,提供了合理的概念证明。它仍然需要一些硬核硬件才能运行,但是技术不断萎缩意味着有一天量子密钥分发可能成为隐藏我们秘密的一种常见方法。
量子加密真的牢不可破吗?
虽然该方法原则上是防篡改的,但实际上它依赖于容易出错的技术和人类活动。
安全性的好坏取决于其构成的硬件以及操作人员的可信度。换句话说,物理学可能是无法破解的,但我们肯定不是。
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