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量子密码学是如何工作的

由:乔什·克拉克

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瑞士日内瓦州的投票首次受到量子密码的保护。
法布里斯Coffrini /法新社/盖蒂图片社

在任何民主国家,一个人的投票在他提交后仍然保持不变的想法都是非常严肃的。投票是公民的权利,也是我们选择代表我们做出重要决定的人的方式。当选票的安全受到损害时,个人选择领导人的权利也会受到损害。

在美国和其他国家,历史上有很多操纵选举的例子。选票丢失,死者设法出现在投票结果中,有时选票甚至在统计时被改变。

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但是,希望纸质选票在佛罗里达州的偏僻小路上被计票时丢失的日子很快就会过去,而被吊死的选票将成为21世纪初情景喜剧重播中的一个不起眼的笑话。换句话说,我们投的票可能很快就会变得更加安全。

保障选票安全的方法之一是,当选票从选区转移到中心投票站进行点票时,限制人们对选票的接触。而这正是瑞士人正在研究的。这个以中立著称的国家正处于研究的前沿量子密码.但与传统密码学方法——编码和解码信息或信息——量子密码学依赖于物理学,而不是数学。

使用瑞士制造商Id Quantique开发的机器,2007年10月瑞士日内瓦州的议会选举投票使用一种安全的加密编码传输关键生成的使用光子——微小的、无质量的光包。由于这种方法使用物理而不是数学来创建用于加密数据的密钥,用数学来破解它的可能性很小。换句话说,日内瓦公民的投票比以往任何时候都受到更多的保护。

Id Quantiques的量子加密技术是首次公开使用这种技术。更重要的是,它将鲜为人知的量子密码学推上了世界舞台。那么它是如何工作的呢?因为它是基于量子物理学——这是物质科学能够探测到的最小水平——这似乎有点令人困惑。但别担心,即使是量子物理学家也会发现量子物理学令人难以置信地困惑。

在这篇文章中,我们将深入了解量子加密是如何工作的,以及它与现代密码学的区别。但首先,我们将看看传统密码学方法的用途和局限性。