電子商務數據的量子加密的可行性研究

[摘 要] 在電子商務系統運行的過程中，商務數據的機密性和安全性非常重要，這些數據在網絡上傳送或存儲的過程中要保證不能被他人竊取，不能被披露或泄露給未經授權的個人或組織。未來，從加密領域誕生的終極技術可能是量子電腦，它將具有超強的解碼能力，而要避免密碼遭破解的惟一方法，就是使用量子加密技術。

[關鍵詞] 電子商務 破解 量子加密

眾所周知，在電子商務系統運行的過程中，商務數據的機密性和安全性非常重要，這些數據在網絡上傳送或存儲的過程中要保證不能被他人竊取，不能被泄露或披露給未經授權的個人或組織。通常情況下網上購物需要網上銀行來支付，網上銀行已越來越深入百姓的日常生活，但網上銀行的安全問題也是大家所關心的，目前各銀行的網上銀行都具備符合標準的安全系統及措施，傳送的數據使用了復雜的加密技術，確保客戶權益能得到充分保障，網上銀行的防范措施是很嚴密的，但到目前，無論哪家銀行都不能保證自己的網絡系統是永遠百分之百安全的。

在現代社會，不管是日常生活還是商業運營，加密技術越發凸顯其重要性。目前可以實現的常見加密算法有DES、3DES、IDEA、RSA、DSA、AES、BLOWFISH、MD5等。由于計算機技術以及網絡技術的快速發展，大量的信息需要通過網絡傳輸，這給目前常用的加密技術帶來了新的挑戰，量子計算機可以輕易的破譯以往認為非常難以破譯的加密，所以發展新的加密技術就顯得格外重要，量子加密就是在這樣的背景下應運而生的。

1989年在IBM的實驗室里，班奈特和他的同事根據量子力學的原理，展示了一種新的密碼技術：量子加密。他們讓光子在一個盒子里走了30公分，光子偏振化的方向，代表一連串的0和1。根據量子力學的海森堡測不準原理，當我們在測量光子的某個性質時，會使光子的其它性質受到擾動。在量子密碼系統里，任何竊取者在偷看光子束時都會擾動到它，從而被發送者或接收者察覺到。原則上，這種技術可以做出無法破解的數據。

從2003年起，瑞士日內瓦的id Quantique以及美國紐約市的神奇量子科技，都發表了可以傳送量子加密數據的商品，除此之外，IBM、富士通以及東芝等也正在加緊研發。這些上市的產品，借著一條光纖便可將數據傳送到幾十公里以外的地方。神奇量子科技的產品每個售價7萬美元～10萬美元。

密碼專家希望最終能夠研制出某種形式的量子中繼器，它本質上就是量子電腦的一種基本型式，可以克服距離的限制。中繼器能運作，靠的是愛因斯坦著名的“幽靈般的超距作用”。在2004年8月19日的《自然》雜志上，奧地利維也納實驗物理研究院的柴林格和同事發表了中繼器的初步成果，他們在多瑙河底的下水道里拉了一條光纖，兩端則放置了“纏結”的光子。測量其中一個光子的偏振狀態，會使另一端的光子立即產生一模一樣的偏振方向。

美國西北大學和BBN科技公司合作，試驗成功了世界上第一個真實的量子密碼數據網絡。科學家們結合了量子數據加密術（QDE）和量子密鑰分配術（QKD），建成了一套完整的數據通信系統，它對竊聽具有極高的保密性。此通信系統的試驗成功依賴于傳統的算法和物理原理。QDE方法，也稱為αη，利用了激光中固有的不可消除的量子噪聲來加強系統的安全性，并且使竊聽變得非常困難。αη與其他的物理加密術方法不同，它保留了傳統的通訊系統的性能，而且能與標準的光纖網絡兼容。西北大學的研究人員們以前研究了很多量子密碼術與傳統光學通訊系統的兼容性，最終在傳統的分波多元光學網絡中發明了αη系統。但是在αη系統中，需要事先在通訊雙方之間約定密鑰。

2007 年10月12日，瑞士日內瓦州政府表示，為確保該州選舉投票結果的公正性，選舉結束后，投票結果將使用量子加密技術于10月21日傳送到日內瓦市。工作人員將使用由id Quantique公司提供的一臺電腦來擊打光子，并沿著一條光纜線路傳送到62英里之外的接收器中。如果有人想竊聽這條線路，必須在中途攔截光子，即意味著被攔截光子不能到達目的地，工作人員便可了解已經有人在竊聽。

量子密碼技術至今已經有了長足的進展。現在美國國防部和聯邦儲備銀行已經在小范圍內使用了量子密碼系統，不過目前的量子密碼技術僅限在地區性的網路上，以后可能會有更大的推廣使用。未來，從加密領域誕生的終極技術可能是量子電腦，它將具有超強的解碼能力，而要避免密碼遭破解的惟一方法，就是使用量子加密技術。

量子加密技術是一種新的技術，也是一個正在發展的技術，它吸引了很多科學家，包括物理學家、化學家，還有信息處理，包括計算機科學的專家來研究這個領域的問題，因為它是比較新的技術，最終這門學科發展到怎樣的地步還不清楚。如果我們把量子加密和公共鑰匙加密（一種加密體制）比較一下的話，顯然量子加密，遠遠趕不上現在公共鑰匙加密系統那樣成熟，量子加密的解決方案還不像公共鑰匙加密這么多。我們在量子加密方面進展不大，是因為量子加密涉及到的數學問題極其復雜，比我們傳統的數據計算問題要復雜得多。

這樣來看，如果將量子加密技術應用在目前的實用的電子商務的系統中，顯然從技術上還不夠成熟，還沒有一種成熟的接口可以用量子加密完全替換原來的加密方案，很多關鍵技術環節還處在研究階段。況且量子加密需要特殊硬件設備的支持，這些設備的費用是普通的客戶無法承受的。但我們也應該對未來充滿信心，因為我們畢竟找到了一種絕對安全的加密技術，即使它還不夠完美和實用，它起碼是一個需要好好研究的有一定希望的方向之一。

參考文獻:

[1]王輝著:《光纖通訊》，電于工業出版社，2004年

[2]曾謹言著:《量子力學》，科學出版社，2000年

[3]尼樂森著 趙千川譯:《量子計算和量子信息》， 清華大學出版社，2004年