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同态加密,为什么它不是主流加密算法

来源:整理 时间:2022-04-07 15:36:37 编辑:华为40 手机版

量子通信的速度是否超过光速?

基本的回答是:量子通信的速度最高就是光速,不可能超过光速。基本的原因是:量子通信是人们根据已知的科学原理设计出来的新的实验方案,不是意外的、不知道原理的新发现,因此自然不会违反任何已知的科学原理。也就是说,你应该把量子通信看作一种工程成果,就像长城、赵州桥、空间站一样。你会在造一个工程的时候发现推翻了某个科学原理吗?当然不会了,因为工程就是根据这些科学原理设计出来的。

稍微具体一点的解释是:作为一个科学研究领域,量子通信指的是利用量子力学的基本原理,实现传统通信方法无法达到的效果。量子通信包括若干种具体应用,其中最重要的两个是量子保密通信(或者称为“量子密码术”、“量子密钥分发”)和量子隐形传态。量子保密通信,顾名思义是一种保密的通信方法。不幸的是,记者往往把量子保密通信直接称为量子通信,因为他们搞不清楚这两个术语的区别,结果就是把一个大的集合(量子通信)和它的一个真子集(量子保密通信)混为一谈了,造成了不少困扰。

不过没关系,你只需要在看媒体报道的时候知道这一点就行。量子保密通信的基本流程,是一方发射单个光子,另一方接收和测量这个光子,利用量子力学的特性使双方都产生一段相同的随机数。然后把这段随机数作为密钥,把要传送的信息加密后用任何传统的通信方式传播。这里每一步最高的速度都是光速,所以整体的速度自然不超过光速。

量子隐形传态,就相当于科幻电影中的“传送术”。它实现的效果,是把一个体系的状态传给远处的另一个体系,不是粒子的传输,而是状态的传输。这其中有一步(量子纠缠)是不需要时间的,即速度无穷大。但是,有另一步是把一个两比特的信息传给对方,这一步必须用传统的通信方法完成,所以速度最高就是光速。有这么一步卡着,整体的速度最高也就只能是光速了。

IBM新推出的全同态加密工具包有何特点?

根据百度百科上的解释,早在上世纪 80 年代,就有人提出了一种能够保护数据隐私的加密算法。后来 IBM 研究员 Graig Gentry 在 2009 年首次提出了一种基于理想格的全同态加密算法(简称 FHE),即该算法能同时满足加法同态和乘法同态。今天,IBM 正式推出了面向 macOS 和 iOS 的全同态加密工具包,且 Linux 和 Android 版本也将很快到来。

【来自:GitHub】对于需要存储和分享敏感数据的场景,通常需要对静态和传输中的文件进行加密,然后在被使用时进行解密。然而对于黑客和内部人员来说,其仍有机会对未加密的数据进行泄露和利用。好消息是,全同态加密(FHE)可以堵上这方面的漏洞。其允许被许可方对数据进行加密,同时保持其加密状态,从而最大程度地缩短了数据处于最脆弱状态的时间。

【全同态与传统加密技术的区别。来自:IBM】结合其它技术,FHE 还可有选择地限制解密特性,使得人们只可看到他们有权访问的、完成工作所必须的文件部分。FHE 在许多领域有着光明的前景,比如从私密数据中提取有价值的内容、数据集相交、基因组学分析、遗忘查询(即不显示任何意图的查询)、以及安全外包。 {!-- PGC_VIDEO:{"thumb_height": 720, "vposter": "http://p1.toutiaoimg.com/origin/tos-cn-p-0000/0bcf27a1cabe442f9d1c8fffd581c4e1。

谁能用简单的语言介绍一下量子力学和量子通信?

下面以通俗的图文来简单介绍下量子力学和量子通讯的核心概念。量子力学简单的说,量子力学就是研究微观层面力学现象的学科。而相对的,经典力学是研究宏观世界的力学现象的。经典物理学中的大多数理论都可以从量子力学中推导出来,作为在宏观尺度上有效的近似。量子力学与经典物理学的根本不同之处在于能量、动量、角动量和其他量都限于离散值(整数值),且微观物体都同时具有粒子和波的两种特征(波粒二象性),此外所有这些可以测量的物理量的精度都是有限的(不确定性原理)。

我们可以用布料来比喻我们的宇宙:从远处看我们的宇宙是一块光滑又平整的布料。于是,这块布料可以用尺子来量。但是从近处看,这块布料便是由一根一根的丝线纵横交织构成的,丝线之间是有空隙的,于是没有办法用尺子量了,只能一根一根的数——经典物理学研究的是布料的整个特性以及布料与布料之间的交互作用,而量子物理学研究的则是这些微小丝线的特性以及丝线之间的交互作用,以及他们是如何影响布料交互的。

O(∩_∩)O哈哈~量子理论最反经验的一点发现就是告诉了我们宇宙似乎不是连续平滑的一块,而是像布料一样,由细密的量子堆积或者交织而成(中间居然还有缝隙),因此在宏观和微观角度我们需要用不同的理论来理解这个匪夷所思的“大编织袋”。如前面提到的波粒二象性和不确定性原理,基本上就是在量子的微观世界中需要牢牢记在心里的,与宏观世界完全不同的,基本世界观了(你看到的不再是布料而是丝线!#^_^#)。

此外,量子力学中最重要的就是波函数了,它用于描述粒子的位置、动量和其他物理性质的概率关系,是量子力学的核心数学模型(用来计算细密的看不清的“丝线”各种特性的一种办法)。掌握了这些你大体就掌握了量子力学的核心内容。上图:不同能量下氢原子电子的波函数。每个点的亮度表示在该点观察电子的概率。波函数只能取离散值(整数值),标在图上右下角。

薛定谔方程式和泡利方程式是波函数的便捷趋近形式,好用(对大神来说才是如此),所以这两个方程非常有名。上图:刻在薛定谔墓碑上的“薛定谔方程”(我们看一下就行了,不过,这墓碑是不是太寒酸了一点,⊙﹏⊙b汗)上图:泡利方程式(我们看一下就行了),用来描述费米子(自旋为1/2)的波函数,通常会将粒子的自旋与外部磁场的交互纳入考虑,但此方程是非相对论性的,可以在低速情况下使用。

量子力学也能够解释宏观现象,例如马克斯普朗克在1900年对黑体辐射问题的解决方案(于是他提出了量子的概念),以及爱因斯坦1905年光电效应论文中对能量和频率之间的对应关系的解释(于是他确认了量子是客观存在的物理事实)等等。量子通讯量子通讯则是利用了量子的另一种现象,那就是大名鼎鼎的"量子纠缠"——这是量子通讯的基础。

通过量子纠缠发出的两个光子,我们可以建立两端一体的一个通道,这个通道可以用于传输量子态(但不能用于传输经典信息),请注意量子态是一个混沌的状态,而不是一个确定的状态。通过量子纠缠,我们可以把一个量子的状态瞬间复制到另一个位置——通过特殊的设备将需要传输的第3个光子与已经分发的两个纠缠光子当中之一进行再纠缠,如此就将可以第3个光子的量子态复制到另一端。

上图:欧洲科学家做的一个远距离量子态传输的实验的示意,将一个量子(绿色)的状态通过纠缠量子(橙色)传递到隔海相望的另一个岛(Tenerife),图中两个岛都位于西班牙的加那利群岛。注意这个过程实际上并没有任何物质和能量的传输,而量子态的传输也不可能是超光速的,因为建立量子通道的过程需要分发两个光子,这个过程对于这两个光子来说是不可能超光速的(但两个光子背向而驰对第三者观察来说它们是以两倍光速完成了这个通道的建立,这是相对性造成的观察差异,这里不是讲相对论,所以不多说了)。

量子通讯的应用主要就是进行量子态(或者量子位——量子态的最小单元)的传输,量子态的传输可以无限极联下去形成量子中继网络,如此就可以把一个量子的状态中继到很远的地方去。此外利用纠缠量子对来分发密钥可以实现超高安全性的加密经典信息传输网络——这叫做量子密钥分发,或者媒体喜欢说的“量子加密传输”——实际上这个加密传输跟“量子传输”没有什么关系,只是在传输数据之前用纠缠量子来分发密钥而已(因为量子分发的密钥没法窃听),数据还是通过传统的方式传递的,例如通过光纤和互联网。

这里通俗地解释一下“量子位”(qubit)与“经典位”(bit)的差别:我们可以把量子位简单地看作为一个混沌态的单位,而把经典位看作为确定态的单位。因为量子位是混沌的,所以对量子位进行测量得到的是一个随机的经典位,因此量子位不能传递任何有效的确定信息(所谓量子信息学的“无传输原理”),但是能够用于建立一个纠缠通道(如果此量子是源于纠缠的话)。

量子纠缠的速度是光速的起码10000倍,违反相对论吗?

当然违反相对论,原因在于相对论是有边界条件的,这个边界条件就是假设了光子或量子的质量为零,以及光速是宇宙中的最大速度等。但是从黑洞能够吸入光子或量子的事实证明,其质量不为零,只是我们目前的科技不能检测出光子或量子的质量而已。量子是处于能量与物质之间的临界点的最小单元,所以量子纠缠就是能量与质量之间的相互制约或牵制,其中的纠缠速度就应该是能量的传播速度,这才是宇宙中真正最大速度。

至于量子的纠缠速度是光速的10000倍还是多少倍,现在还不得而知,要弄清楚这一点就必须先弄清楚如下一些问题:1.能量的本质是什么?2.我们怎样才能发现纯能量或暗能量。我们现在对能量的认识是依附于物质而存在的能量,例如,太阳能是依附于空气、水以及地球上其它物体、来自于太阳辐射的能量,化学能是依附于原子间的化学键的能量,核能是依附于原子核内部粒子间结合的能量,而生物能是依附于生物体的能量,等等。

那么纯能量在哪儿?怎么看见它?3.我们怎样才能“抓住”纯能量或者暗能量?雷电的真正形成机理可能是大自然给我们的“抓住”暗能量的提示之一。现在对雷达的形成机理说的是空气中的正负粒子分别聚集于上下两层云层中,最终达到放电条件而形成的。这是真理吗?其中有没有暗能量的参与?如果有,那么是什么物质或粒子让暗能量参与进了雷电能量的聚集?搞清楚了上述三方面的问题,我们人类的科技将会前进一大步,将会突破现在的所有技术瓶颈。

需要指出的是,除了相对论的由于假设条件的错误所导致其局限性之外,我们还有一个认识是错误的,那就是温度没有上限的说法也是错误的。温度是有上限的,这个上限就是能将物质(包括量子)完全转化成能量的温度即为自然界或宇宙中的温度上限。这个温度上限大约是数亿亿摄氏度到数十亿亿摄氏度之间,具体多少摄氏度,等待科学的解密。

中国的量子通讯究竟是“真量子”?还是给旧事物安个时髦的名字?

当然是真量子。之所以有人觉得中国的量子通信是给旧事物安个时髦的名字,是因为一些这么说的文章到处传,里面典型的语言像这样:“这个卫星居然敢被冠以量子通信的名号,就是一个巨大的欺骗!充分说明潘建伟完全是一个牛皮大王。这叫什么量子通信?实际上就是一个传统的激光通信卫星,依然是用激光通道传送,包括声称所谓量子加密也不过是传统的加密手段而已。

”有人问我怎么看这文章,我回答:这是非常愚蠢的胡搅蛮缠。一,墨子号量子科学实验卫星实际做的是什么?墨子号有三大科学任务,其中一般被媒体称为“量子通信”的,是“量子密钥分发”这个任务。星地之间的量子密钥分发,是在卫星和地面站之间发出带有偏振的光脉冲,利用量子力学的特性,让卫星和地面站同时获得一串相同的随机数字符串,用作以后给明文加密解密的密钥。

这里的一大关键,是每个脉冲只包含一个光子。光子是光的最小单位,如果比一个光子还少,就完全没有光了。因此窃听者或者拿走这个光子,这样可以阻断通信,但不能窃密,或者放过这个光子,这样仍然不能窃密,——无论任何情况都不能窃密。量子密钥分发二,类似的实验有没有别国在做?有,例如日本就发射了一颗名叫“苏格拉底”的微型卫星,也研究了相关的技术。

但是,由于他们的对准精度不够,为了让探测器收到信号,只得发一个很强的光脉冲,一次发一亿个光子。不是单光子的情况下,别人偷一部分光子回去,就可以窃密了,所以这颗卫星做不了量子通信。因此,这些日本作者在他们的论文中,坦率承认他们没有实现量子通信,只是在研究相关的技术。然而,他们所在的研究所却在自己的主页上大肆吹嘘,说自己实现了微型卫星的量子通信,让世界各国不明真相的媒体跟着炒作了一波。

如此“工匠精神”,也真是很日本了!三,量子通信卫星就是传统的激光通信卫星吗?看了以上的介绍,你就明白了,完全不是一回事。传统的激光通信是用激光本身来传信息,而量子通信卫星是用激光来产生密钥,然后密文再用其他任意的方式传输。在科学意义和技术难度上,显然是量子通信大得多。所以日本作者的文章,虽然没有实现量子通信,也发了很高档次的期刊,因为仅仅是相关的研究就很重要。

量子加密通讯是利用纠缠量子的偏振态特性,那为什么不用来直接传输数据呢?

如同用核聚变做成氢弹是一回事,想要做成可控核聚变发电就是另一回事了。第一颗氢弹爆炸到现在几十年过去了,可控核聚变发电还没有正真(在非实验室环境)实现。而相比于核聚变,使用量子加密只是在坍缩态检测这个阶段,控制坍缩态传递可控信息这个连理论都没有。难度远远大于从氢弹到可控核聚变发电的难度。也许某一天突然有大牛科学家出来给出一个理论。

请你分析上海交大戳穿量子加密通信安全性,是不是故意掩盖量子加密通信的伪科技性质?

这问题怎么感觉怪怪的......题主的意思是通过“戳穿”量子加密通信的安全性可以“掩盖”量子加密通信的“伪科学性质”???好怪异的逻辑......理解不了......这次来着上海交大的实验团队所攻击的漏洞是光源产生的物理漏洞,属于技术性漏洞,是可以通过技术手段加以修补的,实际上实验团队在所提交的论文里已经给出了修补这一漏洞的解决方案——在源端增加高对比度光隔离器。

然而这一解决方案在报道时被完全忽略了。事实上目前为止,量子加密通信并不存在理论漏洞,所有漏洞都是技术性的,有设备方面的,光源方面的,密钥分发协议方面的,但这些都是可修补的技术漏洞。而最关键的理论方面的漏洞并没有,到目前为止,量子加密在理论上都是绝对可靠不可破解的,这是继续进行相关应用研究的根本。至于问题的第二部分,量子加密通信是不是伪科技我们说了都不算,你看看学术界的态度好了,他们比我们懂量子力学,他们比我们懂量子加密。

如果两个地方的距离以光年计算,你觉得量子通信能不能在这两个地方之间实现实时传输?为什么?

目前与量子通讯相关的有几套方案:量子加密通信、量子隐形传态、反事实通信。无论哪一种都不是直接通过量子纠缠实现通信的,他们都必须通过传统通信方式传递一方的测量结果或编码方式,另一头才能实现信息获取或信息解密。而传统通信方式需要利用传统的电磁波实现,也就最快光速了,不能再快了╮(╯_╰)╭大众之所以认为量子纠缠可实现实时量子通信的原因是因为在量子力学里,纠缠量子对一方被测量后双方的状态就会同时被确定,没有延时,跟两者距离无关。

这没错,但这一性质无法实现通信,因为量子对还有另外两个性质:第一个性质是在测量前,纠缠量子对的状态是不确定的,也就是你无法知道它们任意一个的状态;另一个性质是一旦测量,纠缠量子对就会同时失去纠缠态,并且不可恢复。这两个性质足以判量子实时通信死刑!这是很显而易见的,纠缠量子对的量子态不确定,就无法在测量前获得其信息,双方测量双方获得的量子态都是随机的,没有任何信息;测量就失去量子纠缠态就无法通过操作对其录入信息,这样实时通信就没法进行了。

文章TAG:加密算法同态加密主流

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