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
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