构筑“数字城堡”的铜墙铁壁
自从人类有了文明开始,就有了保密的意识,古希腊的斯巴达人将一条1厘米宽、20厘米左右长的羊皮带,以螺旋状绕在一根特定粗细的木棍上,然后将要传递的信息沿木棍纵轴方向从左至右写在羊皮带上。写完一行,将木棍旋转90度,再从左至右写,直至写完。最后将羊皮带从木棒上解下展开,羊皮带上排列的字符即是一段密码。不用说,信息的接收者也需要有根同等粗细的棍子,收到羊皮带后再将它裹到棍子上,才能读出原始信息。这样,即便羊皮带中途被截走,只要对方不知道棍子的粗细,所看到的也只是一些零乱而无用的字句。这就是历史上记载的人类最早对信息进行加密的方法之一。
密码作为信息安全的重要手段,是信息对抗的焦点,各国政府尤其是军队都在努力寻找和建立绝对安全的密码体系。随着量子信息技术的发展,密码通讯正在迎来划时代的变化,一种永远无法破译的密码或将在不远的未来登上军事斗争舞台。
现代密码学所采用的加密方法,通常是用数学计算操作来改变原始信息,这种改变信息的方法是密钥,掌握了密钥就可以将消息复原回来。从理论上来说,这种传统的数学计算加密的方法是可以破译的,再复杂的数学密钥也可以找到答案。且即使密码已经被窃听者成功破译,用户也不会发现。第一台现代计算机的诞生,就是为了破解复杂的数学密码。随着计算机的飞速发展,破译数学密码的难度也逐渐降低。例如,美国科学家皮特·休尔提出的“量子算法”,利用量子计算的并行性,可以快速破译以因式分解算法为根基的密码体系。
而量子密码,是由微观粒子所遵循的物理规律来保证的,并非传统的数学演算法则或者计算技巧所提供的一种密钥分发方式,窃听者只有逾越物理世界的法则才有可能盗取密钥。量子密码的核心任务是分发安全的密钥,建立安全的密码通信体制,进行安全通讯。量子密码是将编解码使用的密钥进一步切割,然后分配到一个一个的光子上。通过经由光纤或无线方式传送光子、交换密钥。由于代表密钥的各光子都非常微弱,如果信息中途泄露的话,其形态就会发生变化。因此,接收密钥的用户就能够得知信息是否被别人盗取,一旦被盗取,就会及时做出不安全的判断并停止使用这些密钥,这样截获者得到的只是无意义的信息。同时,信息的合法接收者也可以从量子态的改变,知道密钥曾被截取过,从而确保一直使用安全的密钥进行编解码作业。
量子密码技术作为一种新的保密技术,从本质上解决了密钥分配问题,不仅能保证军事和政府等核心机关通信信息的无条件安全,而且能为社会各领域的信息安全提供全新的安全技术保障。量子密码的出现被视为“绝对安全”的回归。世界各国纷纷将其纳入国防科技发展战略之中。如美国洛斯阿拉莫斯国家实验室就在研究量子局域网的密码体系和自由空间量子密码。同时,英国国防部及欧盟各国也启动了类似的量子密码研究计划。