量子时代,信息安全的挑战与机遇

第一篇：量子时代，信息安全的挑战与机遇量子计算时代，信息安全的挑战与机遇

by***2010年7月

（武汉大学国际软件学院2008级7班）

摘要。量子计算技术的发展对我们来说既是机遇，又是挑战。计算机的实用化只是时间问题，我们必须提前做好准备工作。本文简单介绍了量子计算的基本原理，发展现状及实现方案，展现出了其诱人的前景。同时也指出了对我们当前信息安全的挑战，并且提出了两种应对方案，一是从密码的算法方面入手，二是发展被称为最可靠通信技术的量子密码。

关键字：量子;计算机;信息安全;密码

abstract：thedevelopingofquantumtechnologyisanopportunityaswellaschallenge.thecommonquantumcomputerisonthewayandwemustdothepreparationnow.thispapergivesabriefintroductiontoboththebasictheoryofquantumcomputationandthepossiblesolutionsforimplementationofquantumcomputer，whichshowsthepromisingfutureofthisfield.atthesametime，wepointoutthechallengeswitchitbringstopresentinformationsystem.therearetwosolutionsforthischallenge.thefirstoneistodoresearchinalgorithmofcryptography.anothersolutionistodevelopquantumcryptographywhichisdescribedasthemostreliablecommunicationtechnology.

keywords：quantum;computer;informationsafety;cryptography

一、引言

从1946年人类第一台计算机eniac的，到今天计算机信息技术飞速的发展，计算机已经走过了六十多年的历程。六十年中计算机一直按“摩尔定律”的预言不断发生着惊人的变化，体积越来越小，运算速度越来越高，成本基本保持不变，当然计算机芯片的集成化程度越来越高。

这种经典计算机本身存在着不可避免的致命弱点。一是计算过程能耗的最基本限制。逻辑元件或存储单元所需的最低能量应在kt的几倍以上，以避免在热涨落下的误动作；二是信息熵与发热能耗；三是计算机芯片的布线密度很大时，根据海森堡不确定性关系，电子位置的不确定量很小时，动量的不确定量就会很大。电子不再被束缚，会有量子干涉效应，这种效应甚至会破坏芯片的功能。因此现代计算机进一步缩小计算机的体积，提高运算速度已经极其困难。

大多数观察家预期“摩尔定律”的神话将在21世纪的前20年内结束。然而量子学研究给计算机的未来探索出了一条新的出路——量子计算机。量子计算机利用粒子所具有的量子特性进行信息处理，能够用极少的数量表示大量的数据。量子计算很可能就是“摩尔定律”的终结者。目前，量子计算与量子信息技术已经取得了可喜的成就。

量子计算时代的到来，将对我们人类的生活产生极大的影响，在给我们带来了巨大机遇的同时，也对我们的当前的信息安全形成了严重的威胁，不断地挑战信息安全工作者的智慧。

二、量子计算技术1.一些重要的基本原理

量子计算之所以有杰出的表现，主要是有以下几个特点：

（1）量子比特