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原标题:未来战争“神器”:多国军队推进量子密码技术

浏览次数:110 时间:2020-05-15

摘要:最近有媒体报道,根据斯诺登曝光的文件,美国国家安全局正在研发一种用于破解密码的量子计算机,但目前仍处于初级阶段,尚未实现重大突破。量子理论完全不遵从于人们熟悉的经典物理学定律,非常抽象艰涩和难以理解。但以量子力学为理论基础发展起来的量子信息技术一旦走向成熟和应用,将对人类社会信息化进程产生不可估量的影响。在密码学领域,量子信息技术衍生了量子密码和量子计算,前者从理论上提供了一种不可截获和破译的绝

  自军事通信使用密码技术以来,无论是战时还是平时,各国军队围绕密码破译与反破译的斗争就一刻没有停止过。以量子力学为理论基础发展起来的量子信息技术衍生出量子密码和量子计算,前者从理论上提供一种不可截获和破译的绝对安全的新型密码体制,而后者极其强大的并行计算能力可以轻易破解基于数学问题的经典密码体制。因此,谁先抢占这一技术领域的战略制高点,谁就能把握决定未来信息化战争胜败的关键因素。

  自军事通信使用密码技术以来,各国军队在这个没有硝烟的寂静战场上,展开了激烈的“密码战争”。

  量子密码应运而生

  二战中,美军打赢中途岛海战,以及击落山本五十六座机,都与破译了日军密码有关。一些专家甚至认为,盟军在密码破译上的成功使二战至少缩短了8年。

  量子计算的原理与传统计算机采用的原理有很大不同,传统计算机采用单路串行操作,而量子计算机采用多路并行操作,它们运算速度的差异就如同万只飞鸟同时升上天空与万只蜗牛排队过独木桥的区别。20世纪70年代,英国和美国最早开始对量子计算的研究。近年来,量子计算的理论和实践都相继取得重大进展,产生了多种新的量子算法,研制了多种量子计算机原型。科学家预测,未来10~20年将研制成功103~104量子比特的大型量子计算机,其运算能力可以在几分钟内破译现有任何采用非对称密钥系统生成的密码。

  其实,无论战时还是平时,各国军队围绕密码破译与反破译的斗争从未停歇。但近年来飞速发展的量子信息技术正在改变密码战的基本面貌。

  面对量子计算未来可能随时“秒杀”传统密码的危险,科学家致力于寻找不基于数学问题,能有效抵抗量子计算攻击的新型密码体制。解铃还须系铃人,同样基于量子信息技术的量子密码应运而生,成为对抗量子计算的“神器”。

  上世纪70年代,英国和美国最早开始研究量子计算理论。近年来,相关理论和实践都取得重大进展,产生了多种新的量子算法,研制出多种量子计算机原型。

  又一个可能的“技术差”

  最近有媒体报道,根据斯诺登曝光的文件,美国国家安全局正在研发一种用于破解密码的量子计算机,但目前仍处于初级阶段,尚未实现重大突破。

  二战中,英国破译德军ENGMA密码,获知其即将轰炸考文垂市,但为保守德军密码已被破译的秘密,英国断然牺牲考文垂这个重要工业城市,不发出防空警报任由德军轰炸;美军在中途岛海战的胜利,以及击落山本五十六座机等影响战争进程的重大事件,与其成功破译日军“紫密”有直接关系。一些专家们甚至估计,盟军在密码破译上的成功至少使二战缩短了8年。

  量子理论完全不遵从于人们熟悉的经典物理学定律,非常抽象艰涩和难以理解。但以量子力学为理论基础发展起来的量子信息技术一旦走向成熟和应用,将对人类社会信息化进程产生不可估量的影响。

  当前,战场网络已成为连接人与武器、武器与武器的技术纽带,构成了信息化军队的神经中枢。侦察预警、指挥协同、武器控制、后勤保障等作战活动均离不开网络的支持。安全可靠的战场网络是保证自身作战体系稳定,在体系对抗中谋取胜势的重要前提,而战场网络的安全又十分依赖于网络通信密码提供的“安全屏障”。

  在密码学领域,量子信息技术衍生了量子密码和量子计算,前者从理论上提供了一种不可截获和破译的绝对安全的新型密码体制,后者极其强大的并行计算能力可以轻易破解基于数学问题的经典密码体制。

  一个国家的军队一旦率先实现量子密码和量子计算的武器化,并在战争中投入使用,将与对手形成巨大的“技术差”,在保持自身网络通信绝对安全的同时,可随时破译对方网络通信密码,洞悉对手的一举一动,从而占据绝对信息优势,甚至可以直接瘫痪和控制对方网络,由此将置作战对手于极为被动的不利地位,战局可能出现“一边倒”的情况。

  量子计算的原理与传统计算机采用的原理有很大不同。传统计算机采用单路串行操作,而量子计算机采用多路并行操作,运算N个量子位的量子计算机,一次操作就相当于传统计算机2的N次方操作。

  以超常措施推进军事应用

  量子计算机采用专门的量子破译算法,可以轻易破译目前普遍采用的基于数学问题的非对称密钥系统生成的密码。

  意大利军事家杜黑指出:“胜利只向那些能预见战争特性变化的人微笑,而不是向那些等待变化发生才去适应的人微笑。”面对量子信息技术的机遇与挑战,只有未雨绸缪,尽早规划,提前部署,才能在未来战争中占据先机和主动,避免对手利用技术突然性陷我于被动。

  面对量子计算未来可能随时“秒杀”传统密码的危险,科学家们致力于寻找不基于数学问题,能有效抵抗量子计算攻击的新型密码体制。

  目前,量子密码已经从实验室演示性研究迈向实际应用。发达国家军队已把量子信息技术作为引领未来军事革命的颠覆性、战略性技术。例如,美国防高级研究计划局专门制定“量子信息科学和技术发展规划”、研发量子芯片的“微型曼哈顿”计划等。美国正加速推进量子信息技术的实际应用,美国白宫和五角大楼已安装量子通信系统并已投入使用。英、法、德、日等国军队也相继制定实施一系列发展量子信息技术的计划。

  解铃还需系铃人,同样基于量子信息技术的量子密码应运而生,成为对抗量子计算的“神器”。

  我国在量子信息技术方面与发达国家差距并不大,可以说处于同一起跑线上,在某些技术领域还处于国际领先地位。我们应采取超常措施,加大量子密码和量子计算的基础理论、关键技术和核心设备的研发力度,加快推进实际军事应用。

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