量子密码学的诞生

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发布时间:2024-08-11 03:43

密码学最早可追溯到几千年前,《六韬》中曾记载,早在周朝时就有通过“阴符”和“阴书”加密传递信息的做法。当前最受人关注的,是利用量子物理学原理进行加密的量子密码学。

然而,量子密码学的诞生却源自于一个巧合。

1900年,德国物理学家马克思·普朗克首先提出“量子”的概念,导致了量子力学的产生。经过几十年的发展,量子力学逐渐发展成熟,到了20世纪60年代达到了一个新的高度——将这一先进理论付诸应用的想法逐渐出现。其时,美国布兰蒂斯大学的学生史蒂芬·J·威斯纳对量子物理学产生了浓厚的兴趣,在进入哥伦比亚大学攻读硕士时开始相关研究。当时美国出现了很多假钞,却没有什么比较好的防伪办法。威斯纳突发奇想,提出了一个“量子货币”的概念,也就是让纸币携带一定数量的光子,利用量子不可克隆原理和测不准原理,防止纸币被伪造者复制。威斯纳花费了大量时间将他的理论写成了一篇论文,并将它投往IEEE(美国电气和电子工程师协会)的一份期刊。但是,这篇文章被编辑退稿,原因是“想法太超前而没有实际价值”。威斯纳对此并不气馁,不停地寻找其他机会投稿,并向周围的人宣传他的理论,但同样没有获得多少回应。

的确,在那个年代,量子理论本身还是一个独立于经典物理体系之外的新兴理论,再加上威斯纳的想法太过奇妙,大家基本听不懂他在说什么。幸运的是,他的理论引起了查尔斯·本内特的注意。本内特和威斯纳是大学同学,毕业后去了哈佛攻读硕士。威斯纳说服了本内特,本内特开始宣传威斯纳的理论,但同样效果一般。

心情郁闷的本内特决定出去散散心,报名参加了一个在波多黎各的计算机信息主题的学术会议。在波多黎各,本内特遇到了一个叫吉勒斯·布拉萨德的年轻人。布拉萨德正在康奈尔大学攻读计算机信息科学博士,主要研究方向是密码学。本内特趁布拉萨德去圣胡安海滩游泳的时候,和他说起了威斯纳的理论。恰好布拉萨德看过本内特的一些文章和报告,对他的一些思路很感兴趣,于是两人很愉快地交流起来。讨论了几个小时后,他们发现关于量子货币实在没有什么好的思路,所以试着将思路转移到布拉萨德研究的密码学上来。意外的是,他们发现威斯纳的编码方案与密码学的公钥系统十分匹配,于是决定展开合作研究,并最终形成了著名的BB84理论——量子密码学正式诞生了。

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