25、量子密钥分发：保障通信安全的新前沿

量子密钥分发：保障通信安全的新前沿

1. 引言

在过去的二十年里，电信行业迅速发展，这使得人们对高安全性且易于密钥管理的新型加密技术的需求日益增长。传统的加密系统，如公钥密码系统和一次性密码本系统，各自存在一定的局限性。而量子密钥分发（通常被称为量子密码学）作为一种新兴的技术，为解决通信安全问题提供了新的思路。

2. 传统加密系统概述

2.1 公钥密码系统

公钥密码系统由Diffie和Hellman在1976年首次提出，它利用相互逆的变换进行加密和解密。加密算法和公钥是公开的，安全性依赖于逆变换的高复杂性，除非拥有解密密钥（私钥）。其中，RSA密码系统是最常用的公钥密码系统之一，其保密性基于分解大整数的困难性。然而，该系统存在两个潜在的重大缺陷：一是目前无法确定分解大整数是否真的如我们所认为的那样困难，如果找到快速分解大整数的算法，RSA系统的安全性将受到威胁；二是随着量子计算理论的发展，一些对于经典计算机来说困难的问题，对于量子计算机可能变得容易，这可能导致RSA系统过时。

2.2 一次性密码本系统

一次性密码本系统由Gilbert Vernam在1935年提出，涉及共享一个秘密密钥，是唯一提供被证明的绝对保密性的密码系统。在这个方案中，发送者（Alice）使用随机生成的密钥对消息进行加密，接收者（Bob）使用相同的密钥进行解密。然而，该系统的问题在于，Alice和Bob必须共享一个至少与消息本身一样长的公共秘密密钥，并且该密钥只能使用一次。此外，密钥必须通过一些可信的方式传输，如信使或面对面会议，这可能会增加系统的复杂性和成本，甚至可能成为系统的漏洞。

3. 量子密钥分发的原理 </