如果现有加密方式全部失灵,这个世界会变成什么样子?

这个听起来有点天方夜谈的想法并非空穴来风。阿里的技术专家预测,当十几年后量子计算机出现,算力大幅提升,现有的依靠数学复杂度来保证安全性的非对称密钥的加密方式很可能会全部失灵。此前郭光灿院士的演讲中就曾提到,基于2000qubit的量子计算机使用shor算法可以在1s完成RSA算法安全性依赖的大数分解计算。

而量子加密传输是对抗这一趋势的有利武器。正式基于这样的假设,阿里希望将量子加密通信与云计算结合,变成新的信息基础设施,即使量子计算机出现,也能保证数据满足金融政务等极端保密及安全需求。

量子计算,这个概念深奥又冷门。广义地说,它是指把量子态从一个地方传送到另一个地方,它的内容包含了量子隐形传态、量子纠缠交换和量子密钥分发。这个1984年诞生的概念,研发、商用其实还相对缓慢。而将量子密钥分发和经典加密相结合的量子保密通信技术,是目前为数不多被验证的量子通信技术。

所谓的量子加密通信,是指在量子信道(光纤或自由空间,如卫星或者浮空平台)中,采用光量子叠加态承载共享密钥,根据量子力学的测不准原理和量子不可克隆原理,实现密钥的无条件安全分发。经典信息再根据这个密钥由经典的加密体系加密后,通过经典通信线路进行传输。

量子加密通信之所以是安全的,主要由量子力学的基本原理决定的。量子加密通信不依赖于传统的计算复杂性,而是基于量子力学中的海森堡测不准原理和不可克隆定理等基本原理。它利用光子的量子态作为密钥或者是信息本身的载体,收发双方可以通过量子测量的方法检测出这些光子在传输的过程中是否遭到了窃听者的截获,一旦确认遭到窃听则丢弃所传输的密钥或信息,从而确保过程的安全。

这也是为什么会觉得,当十几年后量子计算机出现,算力大幅提升,现有的加密方式很可能会全部失灵,量子加密通信技术很可能是解决这一问题的有效方法。

事实上,对已经占据国内云服务市场大份额的阿里来说,防范于未然,提前解决这一问题,商业价值也会十分明显。研究机构IDC的数据显示,截止2016年上半年,阿里云在中国云计算市场份额,超过市场后10位追随者的市场份额总和,而这些企业客户对于数据的安全性也越来越重视。阿里巴巴本身的业务就包含了电商、互联网金融,自身对数据的安全就有需求。而从理论上来说,量子通信是“绝对安全”的,可以大大加强云计算及基于之上的数据安全。

在6月23日“阿里技术下午茶”上,阿里首席光通信科学家谢崇进、阿里资深专家石犀也分享了阿里在量子量子保密通信方面进展。

阿里巴巴表示,公司内部的量子通信项目开始于2013年底,当年12月项目正式立项。2014年9月,启动内部测试一期项目。2015年7月云产品量子传送门开发完成,同时与中国科学院成立联合量子计算实验室。2015年9月,杭州城域三电量子环组网王城,同步上线了量子传送门。这就有了2015年10月份云栖大会发布阿里云量子加密通信产品战略。今年3月,阿里云网商银行典型应用上线。根据阿里官方的信息,期间大约积累了数十项专利,包括QKD的算法实现、系统架构, QKD和云计算结合的应用, 量子通信云服务,以及量子通信和可信计算的结合等方面。

与阿里云的AI战略类似,阿里云也希望将量子通信变成一种基础的设施:以弹性的方式根据用户的需求分配量子密钥和信息带宽。

不过,相比于日益廉价的AI算法,现阶段量子通信技术的成本却居高不下。我们在现场希望咨询到目前客户使用该服务的价格,阿里方面并未透露具体的金额量级,但也坦言并不便宜。

事实上,作为一项面向未来的技术,量子计算吸引了各国、各知名互联网公司的关注。

国家层面,2016 年8 月16 日凌晨1 点40 分,中国发射了人类历史上第一颗用于量子通信研究的“墨子号”量子科学实验卫星。欧盟在2016 年3 月提出的十亿欧元量子技术项目《量子宣言》(quantum manifesto)中,将地面和卫星之间的量子保密通信作为一个主要目标。美国国家科学基金(NSF)也启动了1200 万美元的量子保密通信项目。出于国家信息安全的需求,未来国家之间的量子通信竞争可能还会进一步加剧。

互联网大公司层面,2013年5月,Google和NASA在加利福尼亚的量子人工智能实验室发布D-Wave Two。IBM、Intel 等均在研发量子计算机。今年5月,大众汽车寻求量子飞跃,成为首个采用量子计算技术的汽车制造商。

 

 

 

当量子计算机出现可能使现有加密方式全部失灵,阿里想把量子通信变成新基础设施

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