量子保密通信的無(wú)條件安全性是指,一個(gè)未知量子態(tài)在傳輸過(guò)程中,竊聽者無(wú)法做到既偷看又不留下痕跡。這一點(diǎn)是絕對(duì)的,它由量子物理學(xué)基本原理保證。
這個(gè)無(wú)條件安全性,并不意味著你在量子保密通信實(shí)施的全過(guò)程隨便怎么干都是安全的。你仍需防護(hù)好你的實(shí)驗(yàn)室,這一點(diǎn)是任何通信安全手段的基本要求。好比說(shuō),量子保密通信提供了一個(gè)無(wú)條件安全的貨物運(yùn)輸過(guò)程,但你依然要管好你的倉(cāng)庫(kù),比如說(shuō)庫(kù)門要上鎖。當(dāng)然,上鎖后,別人依然可以嘗試用千斤大鐵錘破門而入,但是這種攻擊顯然會(huì)留下痕跡而迅速被人察覺(jué)。攻破量子保密通信的標(biāo)準(zhǔn)是獲得密鑰且不被察覺(jué)。
2 我為什么不愿回應(yīng)自媒體的一些文章
我很樂(lè)意與別人討論關(guān)于量子保密通信的科學(xué)問(wèn)題和實(shí)用化問(wèn)題,包括那些因誤解了一些前提而激烈反對(duì)量子保密通信的經(jīng)典信息專家。
科學(xué)的交流需要耐心。但是,對(duì)于那種為贏得自己的預(yù)設(shè)立場(chǎng)而竭盡所能大搞詭辯或故意誤導(dǎo)公眾的行為,我并不愿去回應(yīng)。我是科學(xué)家,不是辯論家。
舉個(gè)例子。最近上海交大團(tuán)隊(duì)對(duì)他們?cè)谧约簩?shí)驗(yàn)室中的量子攻擊演示實(shí)驗(yàn)做了說(shuō)明。愿意去讀懂這個(gè)說(shuō)明的人都會(huì)知道,他們演示的是自設(shè)的未防護(hù)或低防護(hù)設(shè)備,目的恰恰是為了展示設(shè)備防護(hù)的必要性。本質(zhì)上講,這種攻擊方法在20年前就已被提出并得以解決,而現(xiàn)有的實(shí)用化量子保密通信系統(tǒng),例如京滬干線,都已經(jīng)具有足夠好的光隔離器防護(hù)。假如用上述方法攻擊京滬干線,需要用到能夠切割金屬的那么強(qiáng)的激光,怎能不被發(fā)現(xiàn)?這已經(jīng)不是什么竊聽,而是高喊“我是劫匪我要打劫”了。如果我們把實(shí)驗(yàn)室比作倉(cāng)庫(kù),光隔離器比作門鎖,則上述攻擊演示實(shí)驗(yàn)生效的前提是合法用戶故意“不鎖門”(我不知道為什么要提出這樣的要求,讓合法用戶配合攻擊者?),攻擊者才可以悄悄入庫(kù)行竊;而在正常鎖門的情況下,攻擊者想要入庫(kù)就只能用千斤大鐵錘夯門了,這種原始的蠻干方式如何能做到竊取而不被察覺(jué)?正如我們?cè)谥暗目破瘴恼轮姓f(shuō)明的那樣,這種攻擊對(duì)現(xiàn)有的京滬干線等實(shí)用化量子保密通信系統(tǒng)無(wú)法構(gòu)成安全威脅。
可是自媒體上的一些文章的詭異說(shuō)法耐人尋味。比如,某網(wǎng)站的一篇署名為徐令予的文章。對(duì)上海交大團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)演示一事,該文顯然不喜歡這樣一個(gè)事實(shí):那是在他們自己實(shí)驗(yàn)室中演示攻擊其自設(shè)的未加防護(hù)設(shè)備,而采用模糊式說(shuō)法,多次宣稱“量子通信被攻破”,然后提問(wèn):“帶病上崗的京滬干線量子通信工程該怎么辦?”這樣的說(shuō)法,很容易讓讀者誤以為是京滬干線工程被攻破了,很多讀者的評(píng)論也證實(shí)了他們的確被誤導(dǎo)了。
徐文稱量子保密通信的不同意見者 Horace Yuen 為 “量子通信安全領(lǐng)域公認(rèn)的學(xué)術(shù)權(quán)威”,強(qiáng)調(diào)Yuen 1996年獲得國(guó)際量子通信獎(jiǎng) (QCMC) 獎(jiǎng)并反問(wèn):“為什么中國(guó)的同行對(duì)此一字不提呢?”連同之前的文章,其實(shí)徐老師已多次提到 Yuen 的事。我有些好奇,既然徐老師如此了解 Yuen 教授,那么下面一些事實(shí),不知徐老師是否了解?
量子光學(xué)專家Horace Yuen,上世紀(jì)八十年代前后,發(fā)表的壓縮態(tài)理論為量子光學(xué)做出重要貢獻(xiàn),并于1996年得 QCMC 獎(jiǎng)。自本世紀(jì)初以來(lái),他開始研究量子密碼學(xué)。他似乎不愿理解或者未能正確理解那些已有的數(shù)學(xué)證明,一直在試圖挑戰(zhàn)已被公認(rèn)的科學(xué)結(jié)論。他在 arXiv 預(yù)印本網(wǎng)站上發(fā)布的論文,絕大多數(shù)未能發(fā)表;其中獨(dú)自發(fā)布的37篇預(yù)印本論文有33篇至今未能在學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表。
Yuen 在 arXiv 網(wǎng)站上發(fā)布的諸多未發(fā)表論文中,有一篇就是對(duì)誘騙態(tài)方法結(jié)論的質(zhì)疑[1]。他的這篇預(yù)印本論文一如繼往地未能正確理解他想批評(píng)的結(jié)論。他的這篇文章成功地駁倒了他所理解的“誘騙態(tài)方法”,但不是學(xué)術(shù)界所公認(rèn)的那個(gè)?,F(xiàn)在已經(jīng)有六年多時(shí)間過(guò)去了,這篇網(wǎng)站預(yù)印本文章仍然未能發(fā)表。而這六年多時(shí)間,誘騙態(tài)方法繼續(xù)獲得廣泛的研究和應(yīng)用,大量論文發(fā)表于權(quán)威學(xué)術(shù)雜志上(也包括我自己在這方面的后續(xù)論文),完全未受到他的“質(zhì)疑”的影響。
一些對(duì)整個(gè)量子信息的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀不甚了解的人,把 Yuen 對(duì)量子密碼學(xué)的另類觀點(diǎn)作為其對(duì)量子密鑰分發(fā)產(chǎn)生質(zhì)疑的依據(jù),因?yàn)?Yuen 得過(guò) QCMC 獎(jiǎng),看似屬于量子信息領(lǐng)域的主流科學(xué)家。但是,如果因此就認(rèn)為 Yuen 關(guān)于量子密碼學(xué)的觀點(diǎn)是正確的,那就好比一些人因諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者約瑟夫遜后來(lái)研究靈異而接受迷信思想那樣幼稚。重要的事實(shí)是,約瑟夫遜并非因靈異研究而得諾獎(jiǎng),而 Yuen 也非因量子密碼學(xué)研究及其另類觀點(diǎn)而得 QCMC 獎(jiǎng)。事實(shí)上,Yuen對(duì)量子密碼學(xué)由來(lái)已久的另類觀點(diǎn)從來(lái)不被本領(lǐng)域主流接受。
需要強(qiáng)調(diào)的是,我個(gè)人對(duì) Yuen 十分敬重。他關(guān)于壓縮態(tài)理論文章為量子光學(xué)做出了重要貢獻(xiàn),我也十分喜歡他直爽的性格(我自己也是)。但我不同意他關(guān)于量子密碼學(xué)的另類觀點(diǎn)。
另外,一些讀者提出,量子保密通信的目的是為了傳遞信息,如果敵人總是攻擊,即使被發(fā)現(xiàn),保密的信息是不是也無(wú)法正常傳遞了?
其實(shí),這樣極端的情況,猶如對(duì)于經(jīng)典光纖通信,敵人總是剪斷光纖,通信自然也無(wú)法完成。從另一個(gè)角度考慮:同樣是一次竊聽,經(jīng)典通信是泄密,而量子通信僅僅是那個(gè)時(shí)候未能通信,這個(gè)很簡(jiǎn)單,再來(lái)一次即可。如果永遠(yuǎn)假定極端情況,可以說(shuō),任何技術(shù)都是無(wú)用的。