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王向斌谈量子保密通信:我为什么不愿回应自媒体的一些文章

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导读

“重大科学的交流需要耐心。但是,对于那种为赢得自己的预设立场而竭尽所能大搞诡辩或故意误导公众的行为,我并不愿去回应。我是科学家,不是辩论家。”

近日,上海交大团队对量子攻击演示实验进行了说明,实验过程中攻击自设的未防护设备,其目的是为了展示设备防护的必要性。而某网站的一篇署名为徐令予的文章歪曲事实,宣称“量子通信被攻破”,并提问:“带病上岗的京沪干线量子通信工程该怎么办?”这样的说法,很容易让读者误以为是京沪干线工程被攻破了。本文中,国际著名的量子信息理论科学家王向斌教授对量子保密通信的安全性等问题进行了说明。

图片来源:wsimag.com

编者按:

量子保密通信的安全性问题最近备受关注。有文章描述量子通信“惊现破绽”、“重大缺陷”,京沪量子通信干线是“带病上岗”,而相关的专家学者回应称:一切的攻击都是为了使得现有系统变得更加安全。3月19日,济南量子技术研究院发布消息称,已搭建“量子攻防实验室”,邀请专业人士挑战,成功攻击并窃取到量子密钥的攻擂者,将获得100万元人民币奖金。

那么,量子保密通信的安全性到底如何?京沪量子通信干线是否很容易就被攻破?在今天的文章中,清华大学物理系王向斌教授对量子保密通信的安全性等问题进行了说明。

撰文 | 王向斌(清华大学物理系)

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1 量子保密通信

量子保密通信的无条件安全性是指,一个未知量子态在传输过程中,窃听者无法做到既偷看又不留下痕迹。这一点是绝对的,它由量子物理学基本原理保证。

这个无条件安全性,并不意味着你在量子保密通信实施的全过程随便怎么干都是安全的。你仍需防护好你的实验室,这一点是任何通信安全手段的基本要求。好比说,量子保密通信提供了一个无条件安全的货物运输过程,但你依然要管好你的仓库,比如说库门要上锁。当然,上锁后,别人依然可以尝试用千斤大铁锤破门而入,但是这种攻击显然会留下痕迹而迅速被人察觉。攻破量子保密通信的标准是获得密钥且不被察觉

2 我为什么不愿回应自媒体的一些文章

我很乐意与别人讨论关于量子保密通信的科学问题和实用化问题,包括那些因误解了一些前提而激烈反对量子保密通信的经典信息专家。

科学的交流需要耐心。但是,对于那种为赢得自己的预设立场而竭尽所能大搞诡辩或故意误导公众的行为,我并不愿去回应。我是科学家,不是辩论家。

举个例子。最近上海交大团队对他们在自己实验室中的量子攻击演示实验做了说明。愿意去读懂这个说明的人都会知道,他们演示的是自设的未防护或低防护设备,目的恰恰是为了展示设备防护的必要性。本质上讲,这种攻击方法在20年前就已被提出并得以解决,而现有的实用化量子保密通信系统,例如京沪干线,都已经具有足够好的光隔离器防护。假如用上述方法攻击京沪干线,需要用到能够切割金属的那么强的激光,怎能不被发现?这已经不是什么窃听,而是高喊“我是劫匪我要打劫”了。如果我们把实验室比作仓库,光隔离器比作门锁,则上述攻击演示实验生效的前提是合法用户故意“不锁门”(我不知道为什么要提出这样的要求,让合法用户配合攻击者?),攻击者才可以悄悄入库行窃;而在正常锁门的情况下,攻击者想要入库就只能用千斤大铁锤夯门了,这种原始的蛮干方式如何能做到窃取而不被察觉?正如我们在之前的科普文章中说明的那样,这种攻击对现有的京沪干线等实用化量子保密通信系统无法构成安全威胁。

可是自媒体上的一些文章的诡异说法耐人寻味。比如,某网站的一篇署名为徐令予的文章。对上海交大团队实验演示一事,该文显然不喜欢这样一个事实:那是在他们自己实验室中演示攻击其自设的未加防护设备,而采用模糊式说法,多次宣称“量子通信被攻破”,然后提问:“带病上岗的京沪干线量子通信工程该怎么办?”这样的说法,很容易让读者误以为是京沪干线工程被攻破了,很多读者的评论也证实了他们的确被误导了。

徐文称量子保密通信的不同意见者 Horace Yuen 为 “量子通信安全领域公认的学术权威”,强调Yuen 1996年获得国际量子通信奖 (QCMC) 奖并反问:“为什么中国的同行对此一字不提呢?”连同之前的文章,其实徐老师已多次提到 Yuen 的事。我有些好奇,既然徐老师如此了解 Yuen 教授,那么下面一些事实,不知徐老师是否了解?

量子光学专家Horace Yuen,上世纪八十年代前后,发表的压缩态理论为量子光学做出重要贡献,并于1996年得 QCMC 奖。自本世纪初以来,他开始研究量子密码学。他似乎不愿理解或者未能正确理解那些已有的数学证明,一直在试图挑战已被公认的科学结论。他在 arXiv 预印本网站上发布的论文,绝大多数未能发表;其中独自发布的37篇预印本论文有33篇至今未能在学术杂志上发表。

Yuen 在 arXiv 网站上发布的诸多未发表论文中,有一篇就是对诱骗态方法结论的质疑[1]。他的这篇预印本论文一如继往地未能正确理解他想批评的结论。他的这篇文章成功地驳倒了他所理解的“诱骗态方法”,但不是学术界所公认的那个。现在已经有六年多时间过去了,这篇网站预印本文章仍然未能发表。而这六年多时间,诱骗态方法继续获得广泛的研究和应用,大量论文发表于权威学术杂志上(也包括我自己在这方面的后续论文),完全未受到他的“质疑”的影响。

一些对整个量子信息的发展历史和现状不甚了解的人,把 Yuen 对量子密码学的另类观点作为其对量子密钥分发产生质疑的依据,因为 Yuen 得过 QCMC 奖,看似属于量子信息领域的主流科学家。但是,如果因此就认为 Yuen 关于量子密码学的观点是正确的,那就好比一些人因诺贝尔物理学奖获得者约瑟夫逊后来研究灵异而接受迷信思想那样幼稚。重要的事实是,约瑟夫逊并非因灵异研究而得诺奖,而 Yuen 也非因量子密码学研究及其另类观点而得 QCMC 奖。事实上,Yuen对量子密码学由来已久的另类观点从来不被本领域主流接受。

需要强调的是,我个人对 Yuen 十分敬重。他关于压缩态理论文章为量子光学做出了重要贡献,我也十分喜欢他直爽的性格(我自己也是)。但我不同意他关于量子密码学的另类观点。

另外,一些读者提出,量子保密通信的目的是为了传递信息,如果敌人总是攻击,即使被发现,保密的信息是不是也无法正常传递了?

[1] H.P. Yuen, https://arxiv.org/abs/1207.6985

制版编辑 | 皮皮鱼

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背景简介本文2019年3月26日原发于微信公众号知识分子(https://mp.weixin.qq.com/s/qicd2pcqPoq_Ddlm0rA37Q),作者为国际著名的量子信息理论科学家王向斌教授,量子密码术重要成果“诱骗态协议”的发明者之一。风云之声获授权转载。

责任编辑:项启瑞