量子密码在实际应用中的优势与挑战

近几年，国际上科技界和工业界均对量子密码技术显示出了极大的兴趣，它已被引入了计算机科学和物理学的最新前沿，并逐渐走向实际应用。量子密码技术主要应用在以下几方面。

1.量子密钥分发和保密通信

量子密钥分发和保密通信是目前量子密码的主要应用。量子密钥分发是指两个或者多个通信者在公开的量子信道上利用量子效应或原理来获得密钥信息的过程。世界上第一个量子密钥分发原型样机在1989年研制成功，它的工作距离仅为32 cm。1995年，英国电信在长达30 km的光纤上实现了量子密钥的传送，而差错率仅为1.2%～4%。2003年7月，中国科学技术大学、中国科学院量子信息重点实验室的科研人员开发一套基于量子密码的保密通信系统，该系统可以进行文本和实时动态图像的传输，刷新率达到20f/s。2004年6月，美国BBN技术公司开发的量子密码通信网络正式投入使用，网络传输距离约为10km，该网络实现了网络各节点之间的通信，是量子密码技术的一个大突破。2005年初，ID Quantique公司启动了一个称为Vectis的量子密码系统，能在远达100km距离的光纤上自动进行量子密钥的交换。

2.公共决定

量子密码除可用于保密通信外，还可在保护专用信息的同时将这些信息用于作出公共决定。由Claue Creapu提出了一种公共决定的技术：允许两个人事先约定好一个函数f（x，y），它仅依赖于两个专有输入x和y，其中一个人仅知道自己的专有输入x，而另一个仅知道自己的专有输入y，他们都不会透露任何有关自己的输入信息给对方，只能通过自己的输入和函数输出来推知对方的输入。这种决策的经典例子是“约会问题”。在约会问题中，如果仅仅两个人互相喜欢时，他们才寻找一种决定约会时间的方式，而用不着泄露任何详细的信息；如果两个人中的A喜欢B而B不喜欢A，则B就用不着去弄清楚A是否喜欢自己而放弃约会，另一方面，A则不可避免地会了解到B不喜欢自己。还有许多其他的情况，公司或政府组织之间或者在个人和组织之间作出的共同决定取决于各方不愿完全泄露的保密信息，量子密码在这些场合也可得到应用。

3.消息认证(www.xing528.com)

量子密码也可用于证明一条消息确实出自某人且在传送过程中未被改动过。Wegman-Carter的认证方式和量子密码分发技术能给通信双方带来好处：一方面，量子技术提供由这种认证方式所使用的密码本比特信息；另一方面，Wegman-Carter认证方式又能成功地用于量子密码本的发布，即使在对手更为强有力（比如能更改公共信道传送的消息及偷听这些消息）的情况下也能如此。

4.比特承诺

量子密码还可用于比特承诺，即量子比特承诺，可用来得到任意NP问题表述的零知识证明。此外，量子忘记传输是一种奇特的信息处理程序，可用来实现谨慎决定。该技术以不经意传输的方式来传送两条消息，以便接收者能够读出其中的任何一条消息但不能同时读出两条消息。

随着量子密码技术的不断发展，我们相信在不久的将来，它在信息安全领域会得到更加广泛的应用。