难以破解的加密技术及量子密码

人们一直在追求不易被破解的加密技术。如上文所述，利用计算机进行加密所依据的想法是，“即使想要寻找出密钥，也需要花费天文数字的时间，实际上根本难以破解”。实际上，安全性更高的加密技术之一是量子密码。

量子密码依据的是量子态（quantum state）的变化。所谓量子态，指的是量子系统的状态，其特点是如果从外部进行观测就会使观测失真。反过来说，如果不引起失真就无法进行观测。

实现量子密码的方法包括“BB84”和“Y-00”。

“BB84”的基本设想是，发送方对于构成光传递的多个方向的波（纵向波、横向波、斜向波）事先规定“1”或“0”的数字信号，接收方能够利用偏光片从实际接收的光信号中分别提取出纵向波、横向波和斜向波。不过，由于无法同时观测纵向波、横向波与斜向波，监听者不清楚是哪个方向的波，因而无法获得准确的情报。此外，如果从外部进行观测，量子的状态就会发生改变，无法恢复原来的状态。

BB84用于密钥分发，但需要注意的是密钥本身由其他加密方式生成。

通常又会回到为了安全地利用共同密钥密码（加密与解密使用相同密钥的加密算法），当事方如何安全地传递共有的密钥这个问题上。如果直接经互联网传送密钥情报，将自身的密钥寄存到第三方，则毫无意义。这就是所谓的“密钥分发”问题。

因此，量子密码将量子理论运用于密钥分发。发送方首先以光的形式向接收方发送明文与随机数字混合的报文，接下来再向接收方发送在构成明文的比特流上加入随机数字比特流的报文。接收方从接收到的加密数据中除去先接收到的随机数字比特流，就能提取出明文。

假如发送方最初向接收方发送的随机数字比特流在传输中被人监听（观测）到，则以光子形式传送的随机数字比特流就会出现内容的变化，导致接收方无法对报文进行解密，从而就会发现密钥遭到监听（观测）。

随机数字的比特流只会使用一次，即所谓的“一次性密钥”，不会再利用相同的比特流。由于每次进行通信都会使用不同的随机数字，即使遭到监听，也不会出现“此后所有通信被一网打尽”的情况。

BB84的关键是利用“如果遭到监听就会发生变化”的物理学特点解决密钥分发问题，因而不会像通常的以计算机为基础的密码那样，“依靠繁重的作业早晚会解开密码”。

“Y-00”是利用光粒子发生的量子噪音隐藏情报的方式。光速是每秒钟30万千米，这个速度无法同时准确测出运动量和存在位置。这就是所谓的“测不准原理”。由此产生的误差被称为“量子噪音”，将情报隐藏在量子噪音中就是Y-00方式的设想。利用量子噪音生成密钥究竟能确保安全性到何种程度，目前仍处于探讨之中。

顺带一提的是，有情报称朝鲜正在将国内的通信网全部光纤化，并引进量子通信。但是，如果回顾历史就会发现，任何新技术与新武器在今后都不可能永远无敌。不仅是朝鲜，任何国家都在追求不易遭到监听的通信网络或不易被破解的密码技术，但同时这些又会成为努力研发对抗手段和寻找对方脆弱性的动力。该领域与其他领域一样，攻击方与防御方永远都在进行相互博弈。（知远战略与防务研究所/陈啸 编译自日本《军事研究》杂志2019年第11期）

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