美國英國官方建議放棄量子通信技術 【猫眼看人】-凯迪社区

美国空军科学顾问委员会关于量子信息技术的调研报告


无独有偶，2016年，美国空军科学顾问委员会(SAB)就量子信息技术的潜在影响进行深入的调研后形成了一份报告，该委员会是由50名科学家和研究人员组成的独立的联邦咨询委员会[2]。


SAB主席、美国空军前首席科学家达姆(Werner Dahm)在该报告问世前向外界透露：“评估研究进行了大约三分之一，很明显发现这个领域有很多的炒作。有不少人翻来覆去地说量子信息技术可能会出现奇迹”他说。“这些技术可能具有巨大的潜力，但是实际上更多的是炒作，它们并没有实际效用。”


该委员会资深成员兼技术和国家安全计划主任菲茨杰拉德(Ben FitzGerald)表示：量子信息是“下一代的下一代技术”的一部分，它对国防安全产生的影响可能还在遥远的未来。


该报告对外公布的摘要中的第四点非常明确指出：量子密钥分发技术显著增加了系统的复杂性，但不太可能在整体上增强通信安全性，它与最佳经典替代方案相比不具有什么优势。


量子通信效果不佳，SAB得出结论认为在该领域应该将资金用于其他技术的开发。


“这个结论对我来说非常令人惊讶，但这就是我们做这些[研究]的原因，”达姆又说。


以上是英国政府情报部门和美国军方对量子密钥分发技术的政策评估的主要内容。


我的一些看法。


1）这两份报告的结论是一致的，他们都认为量子密钥分发技术（即所谓的“量子通信”）对于保护现代通信安全没有战略实用价值，真正值得努力发展的应该是基于数学原理依靠软件实现的后量子密码技术。


2）这两份报告的结论当然值得关注。但是白皮书中分析和评估的方法比最后的结论更有价值。分析比结论更重要，掌握了科学化的数据采集和分析评估方法，有关部门就可根据自身国情独立地作出与时俱进的科学决策。


3）量子密钥分发技术的安全性分析是整个决策评估的关键。必须明白QKD的安全性在基础理论、应用技术和工程实施三个层面上是完全不一样的，这是引起许多分歧和误解的主要原因。量子密钥分发技术在理论上(在书本上)有可能是无条件绝对安全的；但是在应用技术层面(在实验室中)存在许多不安全因素；到了工程项目中(在实际使用中)它的安全性目前不如传统密码技术。希望媒体在宣传量子通信技术时再也不要用“无条件绝对安全”这种过份夸张的词汇来误导大众了，因为这不是科学事实，它过去不是、现在不是、将来也不是。对此我另有专文详细分析介绍。


4）英美情报和军方认定量子密钥分发技术在技术层面上存在许多不安全因素，我觉得这个结论与国际学术界的研究结果是一致的。美国和日本的量子信息领域的教授专家们就QKD的安全性在IEEE等期刊上发表了不少论文。在工程和应用技术层面，IEEE期刊往往比《自然》等杂志更具权威性。下面是2017年日本一位量子信息学教授的论文的结论[3]：


【量子密钥分发(QKD)吸引了许多研究人员，因为自1984年发明以来这是一种可行的分发密钥的方式。然而，在2009年，H. P. Yuen对其安全性产生了疑问，然后O. Hirota，K Kato，T. Iwakoshi 接着完成了Yuen的研究，并解释了为什么Yuen的说法是正确的。隨后，Yuen自己在2016年又发表了一篇论文，总结了他提出的批评，指出了QKD的安全要求与实际情况之间的差距。本文诠释了Yuen详细指出的问题，以及有关不同于QKD的其他协议研究的最新趋势。实际上，QKD的本身具有重要意义，它是使用量子力学保护通信安全的尝试的第一步。然而，Yuen已经澄清，QKD的安全性证明仍有问题，并且除了QKD之外他还提出了其他选择。作者认为，在QKD研究中获得的知识对其它协议也是有用的。如果研究人员仍然继续研究QKD，作者希望他们能够非常认真地对待Yuen的批评。】


5）英国情报部门没有把量子密钥分发技术的门全部关闭。注意，沒有战略价值不等于沒有科研价值，QKD的科学研究应该继续。白皮书强调QKD技术的研究应该正反两个方向同时进行，寻找和攻击QKD的安全漏洞应该放在更重要的位置。而且攻防研究必须有二个独立的团队来实施，这二个团队的经费来源、隶属关系必须完全独立，就像实战演练中拼力厮杀的红军和蓝军一样。英国不愧是老牌帝国主义，考虑问题确实周到老辣。


6）非常明显英美更关心和重视的是量子计算机而不是“量子通信”。如果说量子计算机是破坏通信安全之矛，那么量子密钥分发技术QKD就是保护通信安全之盾。如果认为QKD技术是无条件绝对安全的盾，英美明知对手有这种盾而自己却没有，但他们对此却不屑一顾，却天天使尽力气打造那支对敌无用、对己有害的矛，脑子不是真的进水了？世上难道真有如此愚蠢的阴谋家？这里只有一个合理解释，那就是英美心知肚明，量子密钥分发技术并不是无条件绝对安全的盾。


有一点需要声明，我只是借用阴谋论作逻辑推理，绝不是要证实阴谋论存在。对于各种阴谋论的夸大宣传我一直是反感的。在诸如量子计算机、“量子通信”和后量子密码学这些科学研究的前沿领域，各国科学家的合作远大于竞争。这其实正是我撰写此文的原因和基础。


[1] 英国情报部门所属国家网络安全中心(NCSC)发布的白皮书


https://www.ncsc.gov.uk/whitepaper/quantum-key-distribution


[2] 美国空军科学顾问委员会关于量子信息技术分析报告（对外发布的摘要）


https://www.scientificadvisoryboard.af.mil/Portals/73/documents/AFD-151214-041.pdf?ver=2016-08-19-101445-230


[3] 日本量子信息技术专家的论文：量子密钥分发技术安全性的批判与展望


https://arxiv.org/pdf/1711.03617.pdf