探析当前量子密码技术的发展现状

量子密码的基本思想是由美国哥伦比亚大学的年轻学者S.Wiesner于1969年首先提出的，后来在IBM公司的C.H.Bennet和加拿大密码学者G.Brassard的推动下发展起来，20世纪90年代进入研究高潮，目前仍是国际学术界的研究热点。经过四十多年的研究，形成了系统的量子密码理论体系，内容包括量子密钥分配、验证与存储，量子秘密共享，量子加密/解密算法，量子身份认证和量子签名，量子多方安全协议，以及量子密码分析等几个方面。

在技术研究方面，1992年美国IBM公司和加拿大蒙特利尔（Montreal）大学的学者采用微弱激光脉冲信号作为量子信号，在实验室首次实现了自由空间（空气）中的量子密钥分发。不久，美国Los Alamos实验室的研究人员实现了自由空间中10km的传输。在2002年的《自然》（Nature）杂志上，德国和英国科学家合作完成了传输距离为23.4km的自由空间量子密钥分配。这意味着可能穿过10km的大气层实现地—空的量子密钥分配。相比于自由空间传输而言，光纤量子密钥分配更易实现和应用。当然由于光纤存在损耗，光纤量子密码的传输距离仍然只能在几百公里的范围内。2004年6月，美国BEN公司建立了世界上第一个量子保密通信网络。2005年，瑞士IDQuantique公司和美国MagiQ公司都推出了第二代商用量子密钥分发（QKD）系统产品，这种商用的量子密钥分发系统使用弱激光脉冲模拟单光子，可以在长达100km的光纤信道上进行点对点的量子密钥分发，密钥比特率可以达到1kbit/s。(www.xing528.com)

国内在量子密码方面的研究中也取得了一些进展。例如，上海交通大学从1997年开始量子密码方面的理论研究，先后完成了量子保密通信模拟器（V1.0）和量子身份认证系统样机，并在空间量子保密通信方面取得了一些成果。中国科学技术大学于2004年成功地在北京和天津之间125km光纤中实现量子密钥分配和传送加密的动态图像，图像经安全的量子密钥变换成密文在光纤中传送，在接收端再解密还原为原来的图像。量子密钥分配的误码率低于6%，经过纠错之后，传送图像的保真度达到令人满意的程度。这是当时国际上报道的最长距离传输的量子密码系统。除此之外，国内很多研究机构（如中国科学院物理研究所、华东师范大学等）都开展了量子密码方面的理论和实验研究。可以说，国内外对量子密钥分发技术的研究已经进入了工程实现的关键时期，在最近几年内量子密钥分发系统将应用于实际的保密通信系统中。