被騙！量子通信安全無(wú)法落地

　　為了避免蜘蛛網(wǎng)的尷尬，“量子通信”要組網(wǎng)只有兩條路線(xiàn)可走，可是它們都是崎嶇坎坷的羊腸小路。

　　第一條路線(xiàn)：

　　使用傳統的電子技術(shù)構筑專(zhuān)用的路由器、交換機等組網(wǎng)設備，量子密鑰每到一個(gè)網(wǎng)絡(luò )節點(diǎn)就轉化為電訊號接受這些專(zhuān)用組網(wǎng)設備的轉駁處理。從技術(shù)層面來(lái)看，這與目前的京滬量子通信干線(xiàn)上的可信任中繼站是一個(gè)層次的。因為量子密鑰在網(wǎng)絡(luò )轉駁過(guò)程中被多次反復轉化成傳統電訊號，密鑰在傳輸過(guò)程一路裸跑，這就必須在網(wǎng)絡(luò )的各個(gè)轉發(fā)節點(diǎn)上實(shí)行“物理隔離”。

　　何謂“物理隔離”?這意味著(zhù)所有這些專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )設備必須日夜24小時(shí)守衛不讓任何人接觸。這就必然引起另外一系列的安全隱患：1)如何保證這支守衛團隊中每個(gè)成員的絕對可靠和忠誠?2)如果使用遠程監控系統，那么這些遠程監控系統的通信安全又用什么方法來(lái)保證?難道再用量子通信來(lái)保護遠程監控系統?這還有完沒(méi)完?3)如何保證這些專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )設備的設計、制造和維護人員的忠誠可靠?什么樣的公司才能提供絕對安全可靠的設備和產(chǎn)品呢?

　　第三個(gè)問(wèn)題實(shí)際上是無(wú)解的。因為專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )設備制造過(guò)程中一定會(huì )牽涉眾多的零部件供應商和集成商，誰(shuí)也不能保證在最后的產(chǎn)品中不存在有意或無(wú)意中生成的各種安全漏洞和黑客后門(mén)通道!建設者們自己認為這些專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )設備是“可信任的”當然也可以，問(wèn)題是怎樣讓別人也認同你，特別那些追求絕對機密的特殊用戶(hù)憑什么信任你。請注意這里用的全是傳統電子設備，這與量子物理已經(jīng)毫無(wú)關(guān)系。

　　傳統的密碼系統的觀(guān)念卻正好相反，傳統密碼系統在設計布局時(shí)就立足于這樣一點(diǎn)上：不能信任任何人。通信系統的任何設備、任何協(xié)議規約、任何軟件全部是公開(kāi)透明的，其中也包括加密解密的算法，也不會(huì )那么多的“物理隔離”。通信雙方只要持有共同的密鑰，就能保證雙方通信的高度安全。發(fā)送的文本經(jīng)密鑰加密后引成的密文可以在任何通信設備和線(xiàn)路上傳輸，密文容許被任何人收集、復制和分析，愛(ài)怎么折騰都可以，但是只有掌握密鑰的接收者才能把密文解密得到明文文本。很顯然，保護密鑰要比保護整個(gè)通信系統(其中包括許多的中繼站、路由器和交換機)要可靠和可行得多。

　　經(jīng)典密碼系統與目前建設的“量子通信”工程的本質(zhì)差別不在技術(shù)層面上，而在總體的布局和思維上。經(jīng)典密碼系統的出發(fā)點(diǎn)是不信任任何人，而在建的“量子通信”工程必須要依賴(lài)和信任許多人!通過(guò)這樣的分析對比，我們可以清楚地認識到第一條路線(xiàn)根本就是一條死胡同，它作為過(guò)渡方案都是不合格的。

　　第二條路線(xiàn)：

　　研制量子路由器、量子交換機等一系列組網(wǎng)的設備。保證量子密鑰在網(wǎng)絡(luò )上一路傳駁無(wú)需轉換成傳統電訊號。這種方案在紙上說(shuō)說(shuō)當然可以，但目前工程實(shí)施的基礎根本不存在。這個(gè)道理其實(shí)是不難理解的。傳統的路由器、交換機其實(shí)就是專(zhuān)用的電子計算機。同理，量子路由器、量子交換機一定就是專(zhuān)用的量子計算機。因為這些專(zhuān)用的設備必須對存儲在多個(gè)量子位(Qbit)上的量子信息作快速精確的控制和測量，還要把輸出結果送往下一站。從本質(zhì)上看，這些量子網(wǎng)絡(luò )設備就是量子計算機，相比通用的量子計算機，它可能在算法上比較固定單一，但在精度、穩定度和處理速度上可能會(huì )有更高更多的要求。

　　目前量子計算機還只存在書(shū)本上和實(shí)驗室里，建成可以實(shí)用的量子計算機還有漫長(cháng)的道路要走。因為單個(gè)原子或光子的量子狀態(tài)非常的敏感和脆弱，而這正是量子密鑰分發(fā)理論上有很高安全性的重要原因，因為對量子狀態(tài)的竊取、觀(guān)察、復制的任何企圖都會(huì )引起量子狀態(tài)的改變而被察覺(jué)。但是這必然導致對它們正常的控制和測量也變得十分的困難。更讓人糾結的是這種量子狀態(tài)會(huì )自動(dòng)消失，又稱(chēng)量子退相干。為了保持量子狀態(tài)，科學(xué)家們采用糾錯技術(shù)，使用眾多的物理量子位來(lái)構造一個(gè)邏輯量子位，確保量子狀態(tài)的長(cháng)期精確的維持。

　　目前能做到保持一毫秒左右量子狀態(tài)的一位邏輯量子位仍算很不錯的結果了，制成真正可以實(shí)用的一位邏輯量子位還有很多工作要做。然后還要做多位的邏輯量子位，這以后才能構建量子計算機。打個(gè)比喻，現在有點(diǎn)像19世紀末，連第一個(gè)可以實(shí)用的電子管還沒(méi)有做出來(lái)，當然也就不具備制造大型通用電子計算機的可能。

　　“量子通信”和量子計算機的核心技術(shù)是相通的，它們本質(zhì)上都與量子狀態(tài)的制備、控制和測量技術(shù)密切相關(guān)。發(fā)展“量子通信”和量子計算機必須兩條腿走路，沒(méi)有量子計算機技術(shù)的長(cháng)足進(jìn)步，單方面建設“量子通信”網(wǎng)絡(luò )一定行不穩走不遠。

　　量子計算機的實(shí)用化、工程化是一個(gè)長(cháng)期艱巨的過(guò)程，這注定了近期內“量子通信”沒(méi)有組網(wǎng)的可能性，除非采用上述第一條路線(xiàn)，引入許多“物理隔離”設備，從而導致比經(jīng)典公鑰密碼系統遠為嚴重的安全隱患。

　　即使有一天量子計算機的技術(shù)問(wèn)題全部解決，也制造出了實(shí)用的量子路由器、量子交換機等網(wǎng)絡(luò )設備，但這還是遠遠不夠的，更關(guān)鍵的是制定有效的量子通信網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，而這一步實(shí)際上是最困難的。量子網(wǎng)絡(luò )協(xié)議是“量子通信”工程化的重中之重，是“量子通信”的控制性工程，不跨越這個(gè)障礙，“量子通信”的工程化不具備可行性。

　　量子密碼的網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議連書(shū)面的討論草案都沒(méi)有，現在談?wù)摗傲孔油ㄐ拧钡慕M網(wǎng)設備為時(shí)過(guò)早。本文引入了量子路由器、量子交換機，可能還應包括量子中繼站等等組網(wǎng)設備只是為了討論的方便。這些設備目前根本就不存在，將來(lái)可能也會(huì )有變化，也有可能根本不會(huì )出現。