密码与安全新技术专题

20179212 2017-2018-2 《密码与安全新技术》第1周作业

课程：《密码与安全新技术》
班级： 1792
姓名： 郭永健
学号： 20179212
上课教师：谢四江
上课日期：2018年3月15日
必修/选修： 必修

学习内容总结

   第一次课老师为我们介绍了有关量子密码的主要内容，让我们对量子密码有了一个较为直观的认识。
   课上，老师先是介绍了量子密码的研究背景，因为之前学过密码学，我们对对称密码和非对称密码还是有一些了解的，除了概念，在实际使用中，一般是用混合密码体制，即公钥密码分发密钥，对称密码进行加密。此后我们也了解了shor算法和grover算法，以及计算能力的对比，对于大数分解，经典算法的时间消耗随输入长度指数增长，而shor算法则是呈多项式增长。另外对于搜索算法，经典算法搜索长度一般是N/2；而grover算法则是√N/2。此后，我们有学习了量子密钥分配（QKD），而对于QKD来说，它是基于物理原理，理论上是可以达到无条件安全的，而且是可以检测到潜在的监听。正是结合了QKD的不可监听和一次一密的不可破解，无条件安全通信才得以实现。
   在第二部分，老师介绍了关于量子密码的物理学基础，其中关于量子的概念，我们在本科物理学中已经有了基本的认识，但是对于量子态，还是第一次听说。量子态，就是用来表示比特0、1的两种状态，与传统电平表示不同的是，量子态是可以叠加的。正是由于量子态的可叠加性，产生了其特殊的性质：（1）量子计算的可并行性，从而量子计算有强大的计算能力；（2）未知量子态不可克隆（3）测不准，未知的量子态是不可测量的（4）对未知量子态的测量有一定概率会改变量子态。
   随后，进入正题，认识量子密钥分配过程。在通过量子密码进行信息传输时，要用到两种信道：经典信道和量子信道。如下图所示。图中的经典信道就类似打电话的信道，用来确认密钥是否正确。需要注意的是，当有人对Alice和Bob的传输过程中窃听时，Bob收到的bit和Alice发的不一致，因为窃听会改变量子态。基于量子信道进行通信的话，需要四个步骤：信息传输、窃听检测、纠错和保密增强。

学习中的问题和解决过程

• 问题1：量子的纠缠问题，课上听得云里雾里，完全没头绪

• 问题1解决方案：通过网上查询，对于量子的纠缠稍微有了一些认识。在物理学中，量子纠缠是粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象，虽然粒子在空间上可能分开。下图是百度百科中对于这种现象更详细的解释。
  

• 问题2：薛定谔的猫。

• 问题2解决方案：之前一直听过这个，但是一直没有去搜索相关知识，知道课上老师提及，才记下来，通过百度进行了一定的了解。
  

其他（感悟、思考等）

   在上课之前，我对量子密码的认识还停留在某次新闻对世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通的那篇报道上。对于量子密码的应用进展，基本是完全不了解。在课上，老师讲完了量子密码的基本知识之后，也谈了谈量子密码的应用。我国首颗量子科学实验卫星墨子号于2016年8月16日1时40分，在酒泉用长征二号丁运载火箭成功发射升空。2017年1月18日“墨子号”圆满完成了4个月的在轨测试任务，正式交付用户单位使用。“京沪干线”项目于2013年7月立项，于2017年8月底在合肥完成了全网技术验收，2017年9月29日正式开通。
    科技的发展真的是日新月异，而作为与之密切相关专业学生的我们，的确应该时刻关注这些学科方面的科技动态，尽管可能做不出太大的贡献，但是也要对此有一定的了解。