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日本新技术让量子加密通信成本降至1/10

来源：晰数塔互联网快讯时间：2021年01月29日 12:09

编者按：本文来自微信公众号“日经中文网”（ID:rijingzhongwenwang），作者：日经中文网，36氪经授权发布。

新一代密码技术量子加密通信的普及出现重大进展。东京大学的小芦雅斗教授等人发现了在通信中利用光的波的性质、使用廉价的通用产品进行检测也能验证安全性的方法。预计可以把量子加密通信设备的开发成本降至约10分之1。将与NEC展开合作，力争2025年之前实用化。

量子加密通信是利用量子力学的原理生成用于加密和破解保密信息的秘钥。把秘钥等信息放在光子上。任何人试图偷看，光都会产生混乱，留下被窥视的痕迹。非法破解量子加密信息被认为是不可能的。

利用与通常的光通信相同类型的检测器，可大幅降低成本（图由NEC提供）

光具备波粒二象性（具备直线传播及反射的粒子的性质，以及绕到障碍物等之后的波的性质）。一部分已经实际开始应用的量子加密通信利用了粒子的性质。要在监视是否被偷看的同时打造破解密码的秘钥，需要在接收端准确检测一个个光子。在需要较高灵敏度的同时，还需要冷却设备，有时1台检测器就需要100多万日元。

另一方面，如果采用光的波性质的方式，忽视光子的有无，利用光波振动的时机生成秘钥。能在检测时对接收的光进行增幅，没必要区分一个个光子。这种方式可以利用与通常的光通信相同的检测器，检测器的成本只需数万日元左右。

量子加密通信的光源可使用通常的激光。检测器推高了量子加密通信的整体设备成本。据悉，如果检测器能使用通用产品，整体成本有可能降至约10分之1。

不过，利用波的性质的方式虽然在原理上可行，但仍未证明安全性。小芦教授等人发现了即使利用光的波性质的方式，也能准确发现偷看痕迹的手法。

量子加密通信仅在被偷看时会产生错误（error），利用光的粒子性质的方式能计算出错误的比率。小芦教授等人发现，用特殊函数处理利用接收时从光波振动时机获得的数值，同样也能计算出这种错误的比率。

如果仅提取未被偷看的信息生成秘钥，即可保证安全性。1条光纤可同时通过不同波长的光，还具有能增加通信量的优点。小芦教授表示，对于利用光的波性质的方式，解决了此前成为课题的安全风险，“全球研究将加速”。

关于量子加密通信，瑞士的IDQ和中国企业已推出服务。东芝也预定2020年度内实现商业化，预测到2035年度全球市场规模将达到约2.1万亿日元。

不过，量子加密通信与现在采用数学问题的密码不同，需要交换量子的状态的专用设备。因此，用途一般仅限于交换金融、医疗、防卫相关等机密信息的领域。如果能使用廉价的通用设备，量子加密将在广泛领域得到利用。

中国在量子加密通信领域领先，在北京和上海之间构建约2000公里的通信网。小芦教授表示力争与NEC携手推进实用化，“希望在高质量的硬件和证明安全性的理论研究上占据优势”。