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  • 别慌,找出漏洞会让量子加密更安全

    来源:www.shuoshisheng.net 发布时间:2020-01-10

    作者:任芳艳、陈欢欢资料来源:中国科学新闻,发布时间:2019/3/14 9:009:50

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    不要慌,找出漏洞会让量子加密更安全

    ■本报记者实习生任芳艳、记者陈欢欢

    近日,一项关于量子加密技术的研究引起了关注。 上海交通大学光子集成与量子信息实验室的金贤民团队发现了实际量子密钥分发系统中的物理缺陷,并提出了解决方案。 相关文章最近发表在论文的预印平台arXiv上。 根据消息来源,研究结果目前正由一家顶级杂志进行同行评议。

    对于一些外行人来说,发现加密通信的缺陷相当于宣布这种加密方法不可靠。 金贤民告诉《中国科学报》,这种理解是不准确的。 量子密钥分发的安全性在理论上是毫无疑问的。找出系统设备不完善造成的物理漏洞并提出解决方案是量子加密的一个重要研究领域。

    找到一个物理漏洞并关闭它。

    量子密钥分配是基于量子叠加和非克隆的力学性质。结合一次性秘密随机密钥,窃听者无法测量量子的确切状态,也无法复制它。原则上,它确保无条件和安全的信息传输

    但是,在实际系统中,由于设备和装置的不完善,会有一些潜在的物理漏洞,这为窃听者提供了机会。

    人们已经掌握了数百条物理定律。会有对物理系统的攻击吗?金贤民告诉《中国科学报》,迄今为止检测到的大多数物理漏洞都来自源头和探测器,而且大多数漏洞已经被关闭 例如,目前广泛使用的量子密钥分发协议(MDI-QKD)从原理上堵住了检测端的漏洞

    在过去的几十年里,物理学家一直在寻找问题并试图堵塞这些物理漏洞。 这些努力提高了量子密码传输的绝对安全性。

    击败强大的黑客

    在金贤民和其他人的研究中,发现的漏洞是基于源头的。 他们创造的“窃听者”是一种强激光,它被转换成量子密钥分布的光源,以控制光源输出光束的光谱特性。 这种现象被称为注射锁定,自20世纪60年代以来科学家们就已经发现了。

    然后通过滤波器,让与“窃听者”波长相同的信号光通过通道,然后将信号光的波长恢复到原来的形式,从而完成“未被发现”的窃听。

    我怎样才能堵住这个漏洞?可以在源端添加具有更高对比度的光隔离器。

    一名在中国量子信息实验室工作的研究员告诉记者,光隔离器是激光光源中不可或缺的组件,它只允许单向光通过,从而保护光路。

    然而,隔离器尺寸大,元件多,在实际应用中存在集成问题。 因此,对比度越高,隔离器的成本越高,这也导致一些实际系统尚未采用高对比度隔离器的事实。

    实验中,金贤民等人在30dB隔离的基础上进一步增加了对比度更高的光隔离器,从而将窃听成功率从60%降低到36%

    ”随着隔离的进一步改善,窃听的成功率会下降得更低。 ”金贤民告诉《中国科学报》

    但是如果这个漏洞被用来发动攻击,激光的威力将会非常强大 然而,在现实生活中,激光功率可能达不到相应的攻击标准。

    ”基于现有技术,光隔离反窃听方法已经能够将窃听成功率降低到接近零 我们的假设非常宽松,这相当于扩大窃听者的能力。 如果我们能在极端条件下处理这些漏洞,就能进一步证明量子密钥分发的安全性,这正是我们所寻求的。 ”金贤民说道

    攻击和防御是常见的。

    金贤民对“量子加密揭示了缺陷”的声明说:“这的确是耸人听闻的,但事实上我们的研究非常严谨。” 只要光源处的高对比度光学隔离足够大,这种攻击方法就不会成功。

    看到有人质疑量子加密的安全性,团队博士生、论文第一作者金贤民和庞晓玲写了一份澄清声明,并在微信公众号“墨子沙龙”上发表

    在声明中,他们写道:“我们的工作并不否认量子密钥分发的理论绝对安全性。相比之下,因为量子加密提供了理论上的绝对安全,人类几千年来一直寻求的绝对安全通信几乎最终实现了。” 然而,我们继续精确地研究实际系统的物理安全漏洞,以使这种绝对安全变得更加可靠。 ”

    关于目前已经投入使用的量子加密系统,金贤民表示,该团队的研究更像是一个提醒,“增加光源隔离器的对比度可以更好地确保通信安全。" 在加密通信领域,攻击和防御都是有意义的,不应该被过度解释。"

    《中国科学报》 (2019-03-14第一版集锦)

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