量子密鑰分發與後量子算法實現融合應用

科技日報記者5月12日從中國科學技術大學獲悉，該校潘建偉、張強團隊與雲南大學、上海交通大學及科大國盾量子公司等單位合作，完成了量子密鑰分發（QKD）和後量子算法（PQC）的融合應用。該成果提供了一種新型的QKD的認證方案，為提高整個QKD網絡的安全性提供了一種有效解決方案。相關成果日前發表在《NPJ 量子信息》上。

隨着谷歌的“懸鈴木”和中國“九章”都先後實現了“量子優越性”，量子計算可以有效地解決大數因子分解和大數據搜索等問題，從而對經典密碼算法的安全性構成極大威脅。抵禦量子計算威脅、實現信息安全機制主要有兩種：一是量子密碼，如具有信息論安全的量子密鑰分發（QKD）；二是後量子密碼（PQC），如格密碼。目前已知的量子計算算法尚無法有效破解。

研究人員採取基於後量子公鑰算法和PKI的新型安全認證方案，通過後量子公鑰算法和PKI結構，對QKD經典信道進行認證。由於只要認證過程中PQC算法是安全的，認證完成之後即使PQC被破解，也不影響QKD密鑰的安全性，而PQC的安全性能夠保證這一點。科研人員實驗驗證了PQC技術在QKD網絡設備認證中的應用，大幅提升了QKD認證過程的可操作性和高效性。

該研究工作首次將兩種看似完全不同的技術進行融合，技術優勢互補，利用PQC解決QKD預置密鑰的關鍵問題，而QKD則彌補了PQC待驗證的長期安全性問題，兩者聯合最終保證了網絡系統安全性。該成果提供了一種高效解決預置密鑰關鍵問題的有效途徑，將極大促進和推廣QKD的應用前景。

（吳長鋒）