中国的科研界和产业界正携手应对量子计算带来的信息安全挑战。

       近日，来自中国科学技术大学、上海交通大学、云南大学与国盾量子、国科量子等公司的联合研发团队宣布，在国际上率先完成量子密钥分发（QKD）和后量子加密算法（PQC）的融合应用。相关论文5月6日发表在知名学术期刊《NPJ Quantum Information》上。

随着量子计算的飞速发展，经典密码算法的安全性也受到极大威胁。而能抵御量子计算破解、实现“量子安全”的技术路线主要有两种：一是量子保密通信，其中发展成熟的主要是量子密钥分发（QKD），具有不依赖于数学假设的“无条件安全性”（也称信息论安全）；二是后量子加密（PQC）算法，比如格密码，目前已知的量子计算算法无法有效破解。

        QKD、PQC两种技术路线之间是竞争还是合作，也一直是外界聚焦的问题。

        中国团队的实验证明两种技术可实现优势互补，并非“二选一”的零和博弈。本次研究中，科研人员在QKD网络中使用PQC认证代替原来的QKD设备预制密钥认证，且验证了新方案在城域范围内QKD中继网络和全通网络中应用的可行性。利用PQC认证，可以将QKD网络中可信中继替换为光开关，每个用户只需要通过PKI申请1个数字证书，就可以实现任意两用户之间的直连；新用户也只需要获得1个数字证书，就可以立即与其他用户建立QKD连接，提高了QKD网络的操作性和效率。

        研究结果显示，这种新型安全认证方案可以利用PQC简化QKD在复杂网络环境下的身份认证和密钥管理，同时QKD则提供了PQC等公钥体系无法确保的无条件安全性，两种技术结合，进一步保障量子保密通信网络系统安全性，也提高了量子保密通信网络的经济性、便利性，将极大促进量子保密通信的应用和推广前景。

        值得注意的是，本实验也是跨领域、跨团队，科研和产业结合的探索。公开资料显示，中国科大的研究人员包括潘建伟院士、张强教授等知名量子信息学者；上海交通大学郁昱教授来自于计算机系，常年从事密码学和后量子密码学研究。

        实验设备采用了国盾量子自主研制的QKD产品，国盾量子研发团队在实验中进行了相关QKD设备和PQC上位机通信的设计，搭建实验平台完成QKD+PQC的网络实验的数据采集、分析等工作。各方共同发挥自身的科研和产业优势，推动量子安全技术的融合发展。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41534-021-00400-7

 

（本文综合自《科技日报》、《中国科学报》、澎湃新闻等）