量子计算机推动密码学的发展.pdfVIP

INFORMATION TECHNOLOGY 信息化建设 量子计算机推动密码学的发展 ◆鲁韦昌 摘要：本文简述量子计算机工作原理，表明了量子计算机的计算、存 储、信息处理等优势，阐述对目前广为使用的密码体制的影响，提出量子计 算机给密码学带来机遇与困境，同时指出量子密码通信技术是未来信息必威体育官网网址 传输的最具潜力技术之一。 关键词：量子计算机；密码学；公钥密码体制；量子密码通信技术 社会进入信息化时代 ，互联网 日益发展 ，人们的生活 不受任何局域性假设限制。如果体系的波函数不能写成构 和工作已经与网络密不可分 ，特别是近年来电子政务、电 成该体系的粒子的波函数的乘积 ，则该体系的状态就出处 子商务、电子金融等广泛的兴起 ，在给人们提供极大便利 在一个纠缠态 ，即体系的粒子 的状态是相互纠缠在一起 的同时，对信息的安全性也提出挑战，因此密码学理论和 的。如果两个粒子处在纠缠态上 ，不管它们离开有多么遥 技术已经成为信息科学与技术的一个重要的研究领域。而 远 ，对其中一个粒子进行测量 （或作用 ），必然会同时影 随着科技的进步 ，计算机技术的不断提升 ，对现代密码学 响到另外一个粒子。正是由于量子纠缠态之间的神奇的关 的发展起着深远的影响。 可能。量子比特越多 ，并 联效应 ，提供了量子并行计算的 行计算能力增长越快。300个量子 比特的量子计算机 ，可 一、量子计算机 以同时代表的数字就比宇宙中的原子还多。要实现 目前最 量子计算机是一类遵循量子力学规律进行高速数学和 强大计算机的功能 ，只需要1000个量子比特。量子计算机 逻辑运算、存储及处理量子信息的物理装置。它是以量子 的另一显著优势是量子系统的模拟 ，这是经典计算机无法 力学原理直接进行计算的计算机。 比拟的。随着研究的进一步深入 ，可以预见它的作用远不 1982年美 国的R.Feynman提出了把量子力学和计算机 止是解决一些经典计算机无法解决的问题。 结合起来的可能性。1985年英国牛津大学的D.Deutsch进一 无论是量子并行计算还是量子模拟计算 ，本质上都 步阐述了量子计算机的概念 ，建立了量子图灵机的模型 ， 是利用了量子相干性。遗憾的是 ，在实际系统中量子相干 并且证明了量子计算机比经典计算机具有更强大的功能。 性很难保持。为此世界各地的科学家不懈地努力 ，许多实 量子计算机是以量子比特存储内容。依据量子力学 ， 验室正在以巨大的热情追寻着这个梦想。1995年 ，科学家 用 自旋或者二能级态构造量子计算机中的数据位 ，并称之 采用单量子比特的任意旋转和双量子比特的受控非门就可 为量子比特(qubit)。量子比 以搭建任意的量子电路 ，即所谓的量子计算机标准模型。 特可以是0或者1，也可以是0和 1的迭加态 ： |0+ |1。而对经典计算机来说 ，信息或者 1998年美国和英国的牛津大学小组已在实验室里制造出了 α β 数据由二进制数据位(bit)存储 ，每一个二进制数据位由0或 最简单的量子计算机。它如同一只咖啡杯 ，我们无法确