“遇事不決,量子力學(xué)”,,已經(jīng)是一個網(wǎng)絡(luò)常用的吐槽梗了,。 所以當(dāng)量子與手機、隱私,、三星等詞匯聯(lián)系到一起的時候,,就有種學(xué)霸突然做起了傳銷的違和感。 最近有不少媒體傳出,,三星將在5月推出全球首款量子加密智能手機“GALAXY Quantum”,。 我們都知道,量子計算是一個偉大的概念,,無論是影視作品中的時空穿越,,還是現(xiàn)實中的“量子霸權(quán)”,實現(xiàn)難度,、巨大成本都決定了它十分“高冷”,,距離大眾生活也比較遙遠(yuǎn)。甚至如果有打著“量子”旗號的民用,,直接判定為騙子,,大概率都不會誤傷。現(xiàn)在三星要將量子力學(xué)發(fā)放到人手一部的手機上,? 是三星背著全行業(yè)偷偷補了課,還是事情本身別有玄機呢,? 量子加密,,可能三星和你想的不一樣 從三星對外公布的細(xì)節(jié)來看,所謂的量子加密手機,,實現(xiàn)方式就是在三星Galaxy A71 5G手機上,搭載由本地運營商 SK電訊開發(fā)的量子隨機數(shù)生成芯片(QRNG)。 這也并不是什么新技術(shù),。早在2017年,,韓國SK電訊就對外推出了這款芯片,即采用量子密鑰分配(QKD)技術(shù)的新型光纖中繼器,。這款芯片可以通過測量光量子態(tài)得到的隨機數(shù)來加密信息,。因為具有隨機性,,也就基本上阻斷了被黑客破譯密碼的可能。 但QRNG 的工作機制并不是按照量子力學(xué)原理,,基于非常高的計算速度來生成完全不可預(yù)知的隨機序列,,也只有這樣才能提升密碼系統(tǒng)安全的破解難度。 而所謂的量子隨機數(shù)生成器 QRNG ,,其實就是 RNG 的一種,。也就是依靠計算機模擬,基于算法生成偽隨機數(shù),,或是從經(jīng)典物理噪聲(如熱噪聲,,電噪聲等)中提取隨機數(shù)。然后利用隨機數(shù)生成,,來加密互聯(lián)網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù),。 RNG的風(fēng)險就是,由于隨機數(shù)是根據(jù)算法生成的,,所以一旦黑客找到了所使用的算法,,就很有可能讓用戶隱私暴露在危險之下。 三星的量子加密手機解決方案,,就是利用CMOS 圖像傳感器捕獲的光源散粒噪聲產(chǎn)生隨機序列,,說白了還是經(jīng)典RNG的思路。 當(dāng)然,,QRNG芯片能夠在智能手機上搭載,,也算是不小的進(jìn)步。因為早在2017年,,QRNG芯片的體積,,相對智能手機而言也都比較大,并且價格也在數(shù)百到數(shù)千美元,。比如SKT量子技術(shù)實驗室此前推出的超小型 QRNG 芯片,,也有5*5厘米,更適合應(yīng)用在軍事,、IoT等設(shè)備上,。 所以,,說三星這款手機的“量子”是假的,不太準(zhǔn)確,,因為SK電訊確實擁有量子加密技術(shù),;但要說是真“量子”,顯然跟大眾對于量子計算的期待還相去甚遠(yuǎn),。 走下神壇之后,,量子手機還有多遠(yuǎn)? 盡管三星打了一個非常容易被戳破的擦邊球,,但還是引發(fā)了不少網(wǎng)友的好奇,。量子手機,距離普羅大眾到底還有多遠(yuǎn),? 量子計算的能力不必多說了,,去年谷歌宣布的“量子霸權(quán)”,就讓量子系統(tǒng)用約200秒完成傳統(tǒng)超級計算機要花1萬年才能完成的任務(wù),。這讓很多人開始擔(dān)心,,量子時代的到來會不會沖垮現(xiàn)在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)的所有密碼體系。 不過每一道烏云都鑲有銀邊,,量子計算同時也為人類提供了一種絕對安全的保密通訊方式——量子加密通信,以保證量子計算機時代,,密碼依然能夠被安全地保存,。 某種程度上,量子加密(以及延伸的量子通訊),,可以說是量子計算本身最接地氣的應(yīng)用了,。 平易近人到什么程度呢?在最近的“新基建”戰(zhàn)略方案中,,量子通信工程已經(jīng)不被奉為神祗了,。因為利用量子技術(shù)傳遞密鑰(信息本身仍通過光纖來傳送)的量子加密通信,已經(jīng)有不少成熟的技術(shù)方案,,并且產(chǎn)業(yè)鏈日益狀態(tài),,一些地方已經(jīng)開始試建網(wǎng)絡(luò)了。 比如“墨子號”科學(xué)實驗衛(wèi)星的發(fā)射,,就使我國在世界上首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信,。“京滬干線”城際量子通信網(wǎng)絡(luò),,也已經(jīng)建成,,全程2000多公里。而早在2012年,,合肥城域量子通信試驗示范網(wǎng)正式建成,。這樣城域,、城際、地空覆蓋的量子通信網(wǎng)絡(luò),,其實早在大眾不經(jīng)意間與我們生活在同一片天地中,。 那么,阻礙“真·量子加密通訊”飛入尋常百姓家的原因是什么呢,? 一是芯片,。盡管量子通信走下了神壇,但真正的量子芯片(而非QRNG)依然是高嶺之花,。去年谷歌,、微軟就為此打出了“狗腦袋”。你方唱罷我登場,,互相爭奪“量子霸權(quán)”,,搶發(fā)更高量子比特的計算芯片。 而這種集成了大量量子邏輯單元的芯片,,由于能力強大,,甚至突破傳統(tǒng)計算機的算力極限。所以一方面能力不夠泛化,,往往只能做幾種特定運算,,并不符合人們對移動智能千變?nèi)f化的應(yīng)用訴求。這樣的量子芯片,,自然也距離個人消費電子很遙遠(yuǎn)了,。 (IBM的量子計算機) 二是可用性。真正量子加密的實現(xiàn)邏輯是,,基于二極管激光器隨機發(fā)射光子的量子隨機數(shù)發(fā)生器,,將這些波導(dǎo)集成到芯片上,與電子設(shè)備和探測器一起以極高的速度運行,,將光信號轉(zhuǎn)換成信息,。 由于量子密鑰是通過測量光量子態(tài)得到的結(jié)果,所以狀態(tài)也是隨機的,。攻擊者即使截取了量子信號,,想要根據(jù)結(jié)果重新制備一個量子發(fā)送給接收方,都會改變單量子狀態(tài),,不可避免地導(dǎo)致偏差,,自然也就無法破解。 但光子發(fā)射卻很難控制,,溫度高點,、低點,甚至諧振器發(fā)生震動,,都會影響它們的動作,。絕大多數(shù)量子發(fā)射器必須保持在絕對零度,,也就是 -273℃,運行條件需要隔音,、隔熱,、隔電磁…… 2018年《自然》雜志刊登了一篇論文,史蒂文斯技術(shù)學(xué)院和哥倫比亞大學(xué)的研究人員,,發(fā)明了一種可以生長完美晶體的技術(shù),,以打造可以在 -70℃ 環(huán)境中工作的量子發(fā)射器陣列。然而除了愛斯基摩人,,可能沒有人愿意在-70攝氏度玩手機吧,? 三是安全性。也許有人會說,,既然實現(xiàn)真正意義上的“量子手機”還很遙遠(yuǎn),,那通過量子隨機數(shù)生成器QRNG來模擬量子計算,實現(xiàn)“量子手機”也是可以被接受的,。但“退而求其次”的結(jié)果就是,,這種加密方式并非萬無一失。 和經(jīng)典隨機數(shù)一樣,,QRNG芯片也存在器件不完美的問題,,從而導(dǎo)致信息泄露。比如黑客可以針對發(fā)射端——光源,,或接收端——探測器發(fā)起攻擊,。一般為了避免此類攻擊,科研類和商用類量子加密系統(tǒng)都會引入光隔離器這一標(biāo)準(zhǔn)器件,。但對于智能手機來說,顯然還沒有相關(guān)隱憂的處理準(zhǔn)備,。 從上述角度來看,,“量子手機”距離走進(jìn)大眾視角,還山高水遠(yuǎn),。 產(chǎn)業(yè)更迭正當(dāng)時:量子加密的真實打開方式 盡管量子加密目前還不能廣泛應(yīng)用到手機當(dāng)中(三星這種擦邊球不算哦),,但在某些特定領(lǐng)域的商用價值,已經(jīng)開始顯現(xiàn)出來,。比較清晰的幾個布局和應(yīng)用場景如下: 1.云端辦公的安全防御,。視頻會議軟件zoom的“隱私爆雷”,也讓大眾開始關(guān)注遠(yuǎn)程辦公趨勢下的信息安全,,尤其國內(nèi)視頻會議系統(tǒng)的使用者大多以大中型企業(yè),、黨政機關(guān)、組織機構(gòu)為主,,對視頻會議產(chǎn)品的保密性和安全性提出了更高的要求,。 此時,,能否借助云計算提供實用化的量子加密通信,可能成為云服務(wù)商有效拉開競爭身位的關(guān)鍵,。 2.智慧產(chǎn)業(yè)的數(shù)據(jù)安全,。金融、醫(yī)療以及軍事等領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)安全的重視程度,,也讓傳統(tǒng)加密技術(shù)顯得力不從心,。與此同時,這些機構(gòu)也更愿意為加密技術(shù)砸下重金,。比如東芝就宣布在今年九月份,,將其加密技術(shù)應(yīng)用在美國金融及醫(yī)療機構(gòu)。中國合肥的新一代政務(wù)云體系中,,也將構(gòu)建獨立的量子通訊傳輸通道,,對重要業(yè)務(wù)系統(tǒng)傳輸運用量子加密技術(shù)??梢韵胍?,不遠(yuǎn)的未來,量子加密伴隨著通信網(wǎng)絡(luò)的逐步提升,,也會成為為大眾信息保駕護(hù)航的基礎(chǔ),。 3.海量物聯(lián)的安全長板。5G的到來,,也讓泛在的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開始暴增,,Business Insider Intelligence預(yù)測:“到2023年,消費者,、公司和政府將在全球安裝400億個IoT設(shè)備,。” 與此同時,,傳統(tǒng)加密方法很難支撐智能終端設(shè)備的信息安全需求,。所以,使用量子加密來幫助保護(hù)IoT中的通信,,可能是快速增長的物聯(lián)網(wǎng)連接的解決方案,。 可以想見,量子加密對現(xiàn)有商業(yè)場景的絕對重構(gòu),,其價值不低于云計算,。而它最先觸摸大眾生活的途徑,一定不是手機,。 |
|