【自古以來，人類對于通信安全的追求從未停止。但是隨著數學和算法的不斷發(fā)展，基于計算復雜性傳統(tǒng)加密技術不斷受到挑戰(zhàn)：1999年，傳統(tǒng)加密算法RSA512被破解；2009年，RSA768被破解；目前尚未被破解的RSA1024，也被認為遲早會被破解。時至今日，我們該如何保障我們的通信安全？量子力學給我們帶來新的希望。

9月18日，在由中央網信辦和上海市人民政府指導、上海網信辦主辦的“2017年網絡安全技術高峰論壇”主論壇上，全球第一顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”首席科學家、中國科學院院士潘建偉進行了主題演講，通過一系列生動的案例，來告訴我們量子技術是如何為我們營造安全、高效的未來互聯網的。

中國科學院院士潘建偉在進行主題演講

潘建偉表示，利用“量子不可克隆定理，量子不可分割”特性，在遙遠兩地的用戶，可共享無條件安全的密鑰，利用該密鑰對信息進行一次一密的嚴格加密，保證通信安全。這也是目前已知唯一的不可竊聽、不可破譯的分發(fā)方式。

根據資料，2016年8月16日，由潘建偉擔任首席科學家的世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”升空，2017年8月，潘建偉團隊在國際上率先實現了千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)，率先實現了千公里級星地高速量子密鑰分發(fā)，并通過衛(wèi)星中轉實現廣域量子保密通信?！?

以下為潘建偉演講全文，觀察者網根據現場速記整理：

非常感謝高峰論壇的邀請，讓我有機會跟大家來分享一下我的一些觀點。我今天報告的題目是量子安全保障的互聯網。其實我們大家都知道信息安全領域的基石是加密技術。

其實所謂的加密技術可以追溯到古希臘以及2700年之前，當時的古希臘斯巴達人就知道有個加密棒，然后把布袋繞上去寫好了密碼，把布袋繞開之后，就變成一堆亂碼，大家讀不出來。讀不出來怎么辦呢？只有你的接收方，如果有同樣直徑的加密棒才能讀出來。到了公元前一世紀凱撒大帝他使用所謂的密碼的替代，比如說把D代表A，然后E代表B。本來tomorrow，就變成了DWWWDFN，就讀不出來了。

隨后有個阿拉伯的數學家阿肯迪，他發(fā)現其實字母出現的頻率它是固定的。如果像英語里面，你如果替換完以后，同一個字母代表同一個意思的話。A的頻率是8%，然后E是12%。如果你讀了很短的信息之后，你馬上就可以對它進行分析，很快就可以破譯。所以對于古密碼其實并沒有真正實現一種無條件安全的加密的共享。

隨著技術的發(fā)展，其實非常有名的加密系統(tǒng)，就是德軍在二戰(zhàn)當中廣為使用的Enigma密碼系統(tǒng)。非常不幸的是，即使是這么復雜的密碼系統(tǒng)，也被圖靈，計算機之父設計的圖靈機破解了。像RSA512（公鑰加密算法——觀察者網注），99年破解了；RSA768，09年被破解了…RSA1024也被認為破解是遲早的事，其實幾年前大家就建議升級到更高的2048。

但是這些技術，隨著位數的提高，我們的加密所需要的成本會越來越高，但并沒有顯著地提高我們的安全性。到2017年的時候，廣泛用于文件數字簽名、文件數字證書中的SHA-1算法也被谷歌宣布破解了。從某種意義上講，歷史的經驗告訴我們依賴于計算復雜度的經典加密算法，原則上都是被我們破解了。

所以其實在100多年之前，有一位作者愛倫坡他就寫過一句話，他說：“以我們人類的才智也許是沒辦法構建人類自身不可破解的密碼。”那也就是表明了我們的網絡始終是有漏洞的。非常有意思的是，量子力學經過百余年的發(fā)展，為了解決信息安全傳輸的問題，它不是解決網絡安全所有的問題，但它解決了加密技術網絡安全的基礎性的問題。

為了介紹它的基本概念，我們需要簡要回顧一下什么是量子力學。量子是構成物質的最基本單元，我們是原子是一個一個的，不存在二分之一個氫原子。所以水分子也是一個個，你不能用刀把它切一下，把它切成二分之一的水分子、四分之一的水分子。

對光來說也是這樣的，一個15瓦的電燈泡，它大概每秒可以發(fā)出萬億的光子，都是由小顆粒組成的。這些小顆粒跟我們經典世界有本質的不同。我們經典世界可以用一只貓死和活這兩個狀態(tài)，來加載一個比特的信息。但對于微觀世界的體系的話，它不僅可以處于0或1的狀態(tài)，甚至可以0+1。其實它的物理世界非常簡單，我讓光子極化，它45度偏轉的時候，它就變成0+1的疊加態(tài)了。

對于這種疊加態(tài)非常有名的原理，叫海森堡原理，他告訴我們這樣的量子態(tài)你測量它，會不可避免會有噪聲的。當我們把這個東西拓展到兩粒子體系的時候，就形成量子糾纏的概念。比如這兩只貓是活活加死死狀態(tài)的疊加，一只在北京，一只在上海。這個時候我去看它的時候，如果北京的貓屬于活的狀態(tài)，上海的這只貓瞬間的就變成活的狀態(tài)。利用這樣的東西，我們就可以原理上來實現一種絕對安全的量子密鑰分發(fā)。

第一我們利用“量子不可克隆定理，量子不可分割”，使得“有人竊聽必然被發(fā)現”。在這基礎之上，完成安全的密鑰分發(fā)，我們就可以實現一次一密不可破解的量子密鑰的分發(fā)。

從根源的上講，它還可以用來作為疊加信息在網絡里面的傳輸。因為時間關系，我只畫了一張非常簡要的圖。比如說楊主任要到北京去開會，航班趕不上怎么辦？我可以這樣操作，我通過無線電臺把信息發(fā)到這邊，我就可以利用糾纏物質，把楊主任傳輸到上海。當然這個真的要做出來，還需要很長的時間。但是對于多終端量子引擎的傳輸，它已經實現分布式量子網絡這么一個基本單元。