量子密碼，用量子做為密碼的途徑和前景？

01-03

聽一個做密碼學的學姐說，她研究的領域是量子密碼，用量子來進行信息傳遞。傳遞公鑰和信息。
問她是否實現，和應用領域，她也沒數清楚。請問，有了解這方面的么？
這個話題，設計到量子物理什麼東西，有何傳統密碼有什麼優越性？

應該這麼說，量子通信是量子物理和信息科學結合的產物，由於經典密碼學並不能保證通信的理論安全性，而量子通信根據量子基本理論而具有絕對的安全性。一旦有竊聽存在，就會引起誤碼，而被通信雙方發現。

如今最有可能最先實現的量子通信方式是量子密鑰分發，即先通過量子密鑰分發完成絕對安全的密鑰分發，再以「一字一密」的方式進行保密通信。

量子密鑰分發（QKD）主要包括準備-再測量（prepare-measure）和基於糾纏源（entanglement-based）。經典協議主要是BB84，還有BB92和六態協議。由於分裂攻擊的可能，現在協議還需要加入誘騙態，我國王向斌教授的三態協議是很好的應用協議。國內有多個小組在進行的研究，國家也投入比較大，蠻有看點的，但是在實用化上要走的路非常多。

前幾天聽過一個報告，介紹了一點量子密碼學的知識

首先，需要了解量子糾纏態，通俗一點說就是，假設有兩個粒子，其中一個粒子的狀態改變了，那麼另外一個粒子會馬上知道這個改變並且自身做出相應的變化。基於這一點，通信雙方在傳送消息的時候可以利用它來安全的通信，如果中途消息被修改，截獲等，那麼發送方會馬上得知。

基於上面的原理，量子密碼是無條件安全的。所以有人說量子密碼的實際應用是黑客的末日。

中國目前建立了從北京到天津，合肥到蕪湖的量子通信的實驗，正在逐步發展這方面。

希望能幫到你，如果有什麼不對，請見諒。

廣義的來說要分成兩部分。

一部分是與之相關的 Post-Quantum Cryptography。起因是Shor演算法等一系列交換群的 Hidden Subgroup Problem 的多項式時間量子演算法，可以有效攻擊以Factoring或者類似問題作為困難假設的公鑰密碼學系統。但是非交換群的HSP至今沒有有效的量子演算法，於是很多人開始試圖在這個基礎上選擇合適的問題作為困難假設，比如格密碼。比較有趣的是不同的格問題在複雜性類的位置並不見得一樣，所以如果我們堅信量子計算機不能有效解決所有格問題的話，必然存在某個格問題可以分離BQP和NP。

另一部分是目前比較火的device-independent quantum info還有untrusted quantum device吧。基本是是承襲BB84和Artur Ekert等一眾物理學家設計的協議（QKD為主），對應協議的安全證明用了相當長的時間（BB84是在2000年，Ekert那篇PRL好像就前年）。當然還有前幾年從cluster state quantum computaiton 搞出來的 blind quantum computation（用經典計算機加上一個qubit來測試量子計算機的量子性）。技術上來說就是用非局域性的一系列描述和互動式證明系統吧。這套體系事實上非常有意思，因為它事實上提供了測試量子計算機的量子性的可能方式，另外也存在著和全同態加密（雲端在不知道數據內容的情況下進行運算）結合的可能。

總而言之，量子密碼（包括量子計算啟發的密碼）是非常有前景的方向。一方面在實踐上具有巨大意義（如新的加密設備和測試量子計算機），另一方面也和不少fundamental 的問題有著深刻聯繫。

量子密碼目前只用在安全性要求很高的地方，如軍方，還有就是演示實驗。和傳統相比，它從理論上有絕對安全性，可以防竊聽。但是，目前一般只用來作為一次一密的密鑰的分配。

這個方向以後是不是就要讀博啊！！找工作的話，能找到么？

我得理解就是，兩個信道，量子信道不能承載信息，只能負責同時產生一組相同的密碼本。而信息需要用這個密碼本加密後由傳統信道傳輸，用網路，電報，或者寫在紙上塞在通訊員小兵張嘎的羊尾巴下走到首長的部隊。

其實也沒什麼複雜的，稱之為Quantum Key Distribution(QKD)更合適，解決的是信道傳輸安全的問題，你可以理解為基於物理過程的隨機數安全分發，因為唯一被證明無條件安全的加密方式是採用與明文等長的隨機位串進行一次一密（One Time Pad）異或操作，而QKD恰恰能解決這麼個分發的困難；不同基於輪轉置換的對稱密碼體系以及基於數學單向性的非對稱密鑰體系，QKD需要量子態的製備/傳輸/測量過程，以及後續的密鑰提取，此過程是需要經典通信交互的。

借道問問：

量子態的密碼，是這個密碼被監測後，量子態就發生改變同時回饋給密碼發送者一個反饋信息吧

任何嘗試對量子態進行觀測的行為都會破壞量子態本身，是這麼個道理吧？