有關量子通訊爭論繼續發酵，來聽聽正反方的觀點

知識 08-28

點擊圖片，開啟星際穿越

自從我國成功發射首顆量子通信衛星「墨子」，質疑從未間斷。北京科技報整合梳理正反兩方觀點，將學界圍繞量子通信的理論基礎、可行性、安全性、穩定性等焦點問題進行的交鋒以辯論會的形式為您呈現。

文/記者李乃麟

採訪專家

曹正軍（上海大學理學院副教授）

施郁（復旦大學物理系教授）

伴隨著我國首顆量子衛星發射成功，質疑之聲隨之而來，這其中最有代表性的是上海大學理學院曹正軍副教授的觀點，他公開發文，從數學演算法和密碼學以及通信安全的角度，對量子通訊的可行性、安全性、穩定性提出了質疑。

有關量子通訊爭論繼續發酵，來聽聽正反方的觀點

我國量子通信發展路線圖(來源：新華網)

隨後，國家量子通信項目首席科學家潘建偉院士通過媒體對曹正軍的觀點進行了回應，曹正軍則接受北京科技報採訪，繼續闡述自己的「反對依據」。與此同時，另一位上海學者、同時也是量子力學與理論物理方面的專家復旦大學物理系施郁教授也站出來通過北京科技報反駁了曹正軍的觀點，引出了曹正軍的另一次回應·······

整個過程是不是有點凌亂?別著急，北科報記者把曹正軍、施郁公開發表和接受採訪的觀點以及潘建偉在鳳凰網上的公開回應以辯論會的形式進行了整合梳理，下面為您一一呈現。

(潘建偉觀點除特殊標註外，均引自此文：《量子衛星首席科學家：歡迎基於科學試驗的嚴肅質疑》)

首先，介紹一下「正反雙方」。

正方：

有關量子通訊爭論繼續發酵，來聽聽正反方的觀點

潘建偉

中國科學院院士，中科院量子科學實驗衛星先導專項首席科學家，中國科學技術大學常務副校長、教授

社會職務：

教育部量子信息與量子科技前沿協同創新中心主任

中科院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心主任

研究方向：

主要從事量子物理和量子信息等方面的研究。作為國際上量子信息實驗研究領域開拓者之一，他是該領域有重要國際影響力的科學家，取得了一系列有重要意義的研究成果。

施郁

復旦大學物理系教授，現為理論物理專業博士生導師

社會職務：

全國量子力學研究會副理事長

國際物理期刊Modern Physics Letters B及International Journal ofModern Physics B 編委

研究方向：

超冷原子系統的量子多體物理;超固體;量子糾纏的基礎理論及其在凝聚態物理和量子場論中的應用;量子計算、量子信息和量子調控，特別是拓撲量子計算;自旋軌道耦合

反方：

曹正軍

上海大學理學院副教授

社會職務：

美國數學評論評論員

研究方向：

應用數學、密碼學

學術成果：

首次提出數字簽名模型分類問題,並給出了迄今最好的分類結果;證明若干量子密鑰分享協議不是真正的密鑰分享而是密鑰協商;證明廣為人知的Gottesman-Chaung量子數字簽名方案中沒有真正的量子態公鑰;提出一個用來優化公鑰密碼協議的基本準則--較少參數原理;首次提出在Shor大數分解演算法中引入第三個量子寄存器,預見該演算法依賴於一種全新的宏觀量子糾纏現象

第一環節：雙方觀點闡述

正方觀點：量子通信有理論依據支撐，15年後就能走進千家萬戶

潘建偉：現在量子理論的科學性已經建立起來了，儘管我們現在還不知道量子糾纏為什麼會發生，背後的東西是什麼。但我們的實驗也驗證了量子糾纏確實存在，所以如果有人對量子糾纏理論有突破，可以發表，經過同行評審，才能認為是有科學價值。

要實現建立量子通信網路，光靠一顆衛星是不行的，需要一個「星座」，並與天地一體化信息網路進行合作開展相關研究。要一階段一階段來，不能一蹴而就。就像電報、電話的發展和普及一樣。量子通信的發展也是，剛開始可能只有少量的機構，例如銀行或者政務系統採用。但因為現在信息化被大家高度重視，每個人都覺得信息安全是不可或缺的，所以我覺得這個周期會短得多，樂觀上15年左右的時間能夠走向千家萬戶，從很好的程度上來保證網上銀行轉款，私密傳輸的信息安全等。

施郁：量子信息由量子比特組成。量子比特就是以兩個量子態為「基本單位」的量子系統。這個「基本單位」的術語是「基矢態」。一個量子比特的任意量子態可以是這兩個基矢態的任意線性疊加，就好比平面上的任意一點由兩個坐標確定。兩個或以上的量子比特(或者一般的量子系統)可能會處於所謂的量子糾纏態。這是指它們的量子態不相互獨立。

利用量子糾纏可以進行一些量子通信過程，比如量子隱形傳態，也可以用於量子密碼術，比如E91方案(英國牛津大學的ArturEkert於1991年提出的一種基於糾纏態的量子密鑰分發方案)。但是量子密碼術的另一個方案BB84(美國IBM研究實驗室的Charles Bennett和加拿大蒙特利爾大學的Gilles Brassard於1984年發明的一種量子密鑰分發方案)不需要量子糾纏。量子密碼術是用量子方法生成一串經典比特，作為文件加密所需要的密鑰。

量子通信指在不同地方之間傳送量子信息，是個比較廣泛的概念，可以有各種各樣的方案和目的，量子密碼術和量子隱形傳態是其中兩個。

而量子計算是在一個由很多量子比特組成的機器上根據某個演算法完成一系列以量子力學規律為基礎的操作，最後再進行量子測量，從而解決數學問題。量子計算受到重視很大程度上是因為Shor演算法的提出。Shor演算法用於將一個正整數有效地分解成兩個素數的乘積。這裡「有效」是指計算時間是這個正整數的2進位位數的多項式函數(即這個2進位位數的有限個各種乘方，乘以係數再相加)。這在目前人們已知的經典演算法中是不可能的。這個不可能正是現實生活中的很多保密方案的基礎。所以如果量子計算得以實現，很多經典保密方案就失效了，而量子演算法對經典演算法的超越往往與量子糾纏有關。

反方觀點：大規模的量子通訊網路是不可行的

教科書中定義的「信息」是個抽象的概念，是消息所包含的內容。人們日常所說的「信息」就是指消息(數字化後其表現形式就是比特串)，不同的人得到同一則消息後會有不同的解讀，得到的信息是不一樣的。

傳統的通訊信號性態是指電壓值、光的強度與頻率、電磁波的頻率等。與這些性態不一樣，量子通訊利用的信號性態是量子態，比如，光的偏振方向和電子的自旋方向。因為一個未知的量子態是無法複製的，一旦敵手試圖竊聽量子信號，將有一半的機會改變發送方發送的量子態，所以接收方就會無法正確地恢復出發送端發送的信號。發送雙方事後通過一個傳統信道進行公開比對，如果發現雙方在採用同樣的測量方案時測得的量子態是不一致的，就可以斷言量子信道上有竊聽者。量子密碼學的目的是阻止敵手獲得信號，是一種物理手段。

Bennett和Brassard提出的BB84協議一直被稱為量子密鑰分發(QKD)，這種叫法是錯誤的，正確的叫法應該是量子密鑰協商。密鑰分發是把預先存在的一些密鑰分發出去。密鑰協商則是用戶之間通過信息交互商定一個共同的密鑰，這個密鑰事先並不存在。顯然，前者比後者更困難。

Bennett和Brassard兩人都不是從事密碼技術研究的專業人士，對通訊的基本要求似懂非懂。他們沒有認識到信號安全與信息安全的差異，逆技術潮流而動，提出了基於物理技術手段而不是智力手段的所謂的量子密碼學。儘管他們的後繼者發表了許多文章和實驗，成功地吸引了公眾的關注，但是無法改變這個事實---大規模的量子通訊網路是不可行的。

有關量子通訊爭論繼續發酵，來聽聽正反方的觀點

量子糾纏的作用速度比光速還快，實驗顯示其至少比光速快10000倍，這還只是速度下限。根據量子理論，測量的效應具有瞬時性質(來源：浙江新聞網)

第二環節：具體問題交鋒

第一回合：量子通信的抗干擾能力真的弱嗎?

曹正軍的最初質疑：量子通信是以犧牲信號穩定性為代價量子通信這種看似無懈可擊的通信方式，實際上是以犧牲信號穩定性為代價的，一旦存在敵方的任何形式的入侵行為，量子通信都將無法實現，而傳統的密碼體系，都是假設敵方可以獲取信息，但是從計算複雜性上讓敵方無法破解。

如果敵手消失了，那麼任何密碼技術都是多餘的。從這個意義上說，量子通信可以說是只要有敵方存在就辦不了事，這樣的系統最終只能淪為擺設。

正方觀點：量子通信的抗干擾能力與經典通訊無異

潘建偉：量子通訊的抗干擾能力跟無線通訊、光纖通訊是一樣的。如果一個人說，我把你的信息攔截了不讓你通信了，你的系統就崩潰了。他當然是可以攔截。但是回過頭來，如果我們在光纖中通過經典通信傳輸，那我也是一樣可以攔截你的。這兩種攔截的成本、所需的技術和難易程度完全一樣。所以有些人說量子通信衛星的抗干擾能力弱是不對的，我們和經典通信是一樣的。

「無條件安全」在它的內涵裡面是合理的，但是我只能說這個通信本身是安全的，不過基於一個假設就是，信息傳遞的這兩個終端自己不要出問題。我們的量子通信只管通信的過程是絕對安全的。但要做到「完美」的信息安全，我認為應該把終端的安全也一起管起來。

反方觀點：「干擾」不等同於「攔截」，干擾量子通訊成本很低

曹正軍：這種說法顯然是錯誤的，他(潘建偉，小編注)把「干擾」通訊簡單地等同於「攔截」信號。常見的干擾通訊的方式有：對無線通訊、光纖通訊的信號進行測量、複製，屏蔽無線電信號，雜訊定向、定源附載，暴力割斷線纜等。

這些干擾措施的技術成本和社會成本是顯而易見的。但是干擾量子通訊的技術及成本非常低。單個光子在空中傳播，它的量子性態是非常脆弱的，拿著手電筒照一照就可以改變它的偏振方向。

第二回合：量子糾纏是否存在?是不是違背相對論?

曹正軍的最初質疑：至今沒有有力證據，仍然有爭議

所謂的糾纏是指，兩個粒子A和B構成的系統中,把兩個粒子分開(無論距離有多遠), 觀察者對粒子A進行測量,所得結果可能是1或0，概率都是1/2。根據哥本哈根學派的解釋,系統瞬時坍縮為01或10,從而粒子B就處於相應的1或0狀態。對粒子A測量之前,B處於1或0狀態的概率都是1/2,A被測量後B只能處於某一種確定的狀態。

客觀實在性認為，力是改變物體運動狀態的原因,是什麼力改變了B的狀態? 按照哥本哈根學派的解釋，這種力必須是瞬時作用的,超光速的。愛因斯坦堅信客觀實在性,堅信超光速是不可能的,這是哥本哈根學派的解釋與相對論矛盾的癥結所在。

1964年,Bell利用波姆等人關於EPR的隱參數描述誘導出所謂的Bell不等式。 1981年, Aspect等人宣稱他們所做的實驗是違背Bell不等式的,從而支持了哥本哈根學派的解釋,認為量子糾纏是客觀存在的。迄今，關於量子糾纏的實驗都是通過檢驗Bell不等式來確立的。

2011年9月22日，《自然》雜誌刊登了義大利格蘭薩索國家實驗室中微子實驗打破光速的報道。諾貝爾物理學獎獲得者Smoot在接受採訪時說：「我不相信這一結論,超光速是不可能的。」幾年後的今天已經很少有人再談論中微子超光速的發現。至今，量子糾纏仍沒有獲得強有力的實驗證據，仍然是有爭議的話題, 無人因為此項工作獲得諾貝爾獎。

正方觀點：短程量子糾纏廣泛存在，不糾纏才是特例

潘建偉：量子糾纏用通俗一點意義講就有點像心電感應一樣，比如說一對情侶，已經達成一定默契了，你飛到香港去，我在北京待著，然後比如說你特別高興的時候我也會特別高興，你特別痛苦的時候，我也會特別痛苦。量子糾纏就有點類似於這樣的現象。但愛因斯坦把它叫做遙遠地點之間的，他把它叫做詭異的互動。那麼這類現象呢我們現在只看到了有這一類現象的存在，這個目前它的存在性已經很好的在實驗上被建立起來，但是別人會問，為什麼會有這種現象呢?現在是不知道的(此文引自潘建偉2016年3月做客鳳凰衛視《名人面對面》接受許戈輝採訪時的談話)

施郁：質疑方認為，量子糾纏與相對論有矛盾，「量子糾纏仍沒有獲得強有力的實驗證據，仍然是有爭議的話題」。

我的看法是，作為量子力學中的一個概念，量子糾纏體現了一種非定域關聯，與「定域實在論」矛盾，但是與相對論不矛盾，因為這是量子態的糾纏，糾纏粒子之間並沒有超光速的物理信號傳送。而且，短程的量子糾纏在各種量子系統中是自然、廣泛地存在的，不糾纏的情況才是特例。關於貝爾定理的研究是要揭示它與「定域實在論」的矛盾，並不是量子糾纏這個概念本身及其應用的前提。

困難在於在實際中產生並維持某些量子通信過程需要的長程糾纏以及量子計算中需要的可控的大量量子比特的糾纏，因為需要克服量子系統對之敏感的環境擾動。因此量子計算的物理實現還有很長的路要走，但是千里之行始於足下，需要從簡單的情況逐步前進。

反方觀點：糾纏究竟存不存在，之前已說不再重複

曹正軍：關於量子糾纏有沒有被實證，是否獲得廣泛認可，我無意再贅述啦。

第三回合：Shor演算法中的指數模運算真實嗎?

曹正軍的最初質疑：曾經分析過此類實驗，結論是都不真實

從2001年起，先後有幾個學術團隊報導了Shor演算法的實驗情況，宣稱成功地運用Shor演算法把15分解為3×5.我們在論文分析了這類實驗，指出這些實驗都是不真實的。按照Shor演算法的描述，分解15時第一個量子寄存器至少需要8個量子比特，少於這個數目，就無法完成最後階段的連分數展開運算,但這些實驗都違背了這個條件。還需特別指明，2012年加州大學Martinis團隊的實驗非常荒誕，該實驗共用了3個量子比特，但是3個量子比特無法表示0到14這15個餘數，可見模數15本身根本就沒有參與所謂的量子運算。

正方觀點：實驗只是演示而不是實際使用，斷言不真實不妥

施郁：質疑方的核心論據是質疑量子計算中最重要的演算法——Shor演算法。質疑方批評Shor演算法中的所謂指數模運算，認為Shor以及Nielsen和Chuang的論證都是錯的。質疑論文提出執行指數模操作的幺正變換需要O(q2)個量子門操作，其中q是相關的疊加態中的項數，認為這是一個神秘的過程。

先向一般讀者解釋一下，幺正變換描述量子態演化，可以由量子力學的薛定諤方程實現，是量子力學中的基本過程，而符號O(X)代表上限是X乘以一個常數。

正如Shor的原文，或者量子計算的權威著作、Nielsen和Chuang的《量子計算與量子信息(Quantum Computation and Quantum Information)》一書解釋的，指數模操作只需要O(L3)個量子門操作，其中L=log2N，N是需要因子化的數，也就是說L是N的2進位位數。這些解釋通過對某個疊加態中的任意一項進行論證。其實，給出從疊加態中的任意一項出發所需要的量子門操作，即幺正變換，也就給出了從疊加態出發所需要的量子門操作。這是量子力學基本的線性疊加原理所致。質疑論文中提到的麻省理工學院Scott Aaronson教授的答覆基本上也是這個意思。還可以從另一個角度來說，就是，這些量子門操作(幺正變換)構造好以後，是不依賴於被作用的態的。所以確實只需要O(L3)個量子門操作。質疑文章和論文的作者沒有認識到這一點，反而錯誤地推出一個O(q2)的結果。

質疑方認為關於Shor演算法的實驗都是不真實的，因為因子分解15的實驗中的量子比特數目少於演算法中的描述，即第一個寄存器至少需要8個量子比特。

我的看法是，整數因子化的最簡單的非平庸例子是15。為此目的，一般情形下，Shor演算法的兩個寄存器確實分別需要由8個和4個量子比特組成。實驗中用到的量子比特比這少。這是因為這些實驗只是演示性質，而不是作為實際使用的量子計算機。原來的演算法中，指數模運算中的指數的底數需要隨機選擇。但是在這些演示實驗中，這個底數是事先確定的，這就導致量子比特數可以減少。這些論文是承認這一點的。斷言這些演示實驗「不真實」是不妥的。可以期待將來會成功實現可以隨機選擇底數的因子化量子計算。

反方觀點：想駁倒我，那就把分解15時量子模指數運算對應的矩陣寫出來

曹正軍：在數學上，一個幺正變換對應的是一個矩陣，一個量子態對應著一個向量。正方的意思就是說：「矩陣構造好以後，是不依賴於被作用的向量的」。也就說，該矩陣作用在不同的向量上，都能得到所需的結果(執行量子模指數運算後得到的量子態)。有這麼出格的事嗎?如果正方真有信心，那麼只需把分解15時的量子模指數運算對應的矩陣寫出來，讓大家驗證一下，肯定勝過千言萬語。

有關量子通訊爭論繼續發酵，來聽聽正反方的觀點

量子糾纏概念圖(來源：浙江新聞網)

第四回合：關於Shor演算法中的聯合概率以及量子計算中的量子糾纏是對是錯?

曹正軍的最初質疑：Shor從根上起就犯了個錯誤

Shor把一個條件概率誤當成聯合概率，實際上並不能得到多項式時間的複雜度。有匿名人士辯稱，在Shor演算法中引入更多的量子寄存器後，各個寄存器之間將會產生糾纏，從而得到相關的測量結果。這種糾纏現象不能用現有的量子糾纏理論進行解釋，也從未有人提及過這種現象。如果這種現象確實存在，將是一種新的宏觀量子效應。把Shor演算法的複雜性寄托在一個至今尚沒有實證的物理現象上，確實很草率。我們已經把論文的預印本通過電子郵件發給了多位科研人員，包括Shor本人，但一直沒有收到Shor本人的回復。

正方觀點：Shor沒錯，質疑者所謂的「正確觀點」只能得到些複雜奇怪的推論

施郁：質疑方認為，Shor演算法的證明中錯誤地將兩個寄存器各取某值的條件概率誤當作聯合概率，而證明中引用的數學結論使用的是聯合概率。作了「更正」後，質疑論文得到一些複雜奇怪的推論。綜合上一個質疑，質疑文章認為Shor演算法是錯誤的,提出：「假若量子糾纏本身有待爭議，Shor演算法又是錯誤的，那麼工業界費盡心機製造出來的東東又如何來證明自己呢?」

我認為，Shor演算法中的概率用兩個寄存器各取某值所對應的基矢態與原量子態的內積的模平方得到。根據量子力學的基本原理，這就是聯合概率，而不是條件概率。所以Shor的證明是正確的。質疑方複雜奇怪推論正是自己作了錯誤「更正」而導致的。

正如最開始已經討論過的，基於量子力學原理的量子糾纏本身沒有爭議。實現量子計算中需要的大量的糾纏的量子比特的控制，是研究的內容和目標，而不是質疑Shor演算法和量子計算理論的理由。量子演算法研究可以先行展開。

反方觀點：如果Shor沒錯，那這個演算法引發的後續問題為什麼沒人解釋?

曹正軍：如果是聯合概率，那麼可以不斷地添加若干個量子寄存器，從而產生一種特殊的「糾纏現象」，這些大量微觀粒子聚集在一起，會不會產生新的宏觀效應?早先的文獻中有沒有談論過這種現象?當年，有誰認識到Shor演算法的複雜度要依賴於這種特殊的「糾纏現象」?事實上，Shor的原始文章中(見http://arxiv.org/abs/quant-ph/9508027v2)只出現一處「糾纏」(entanglement)字眼，是在一篇引用文獻的標題里。他在正文都沒有提及所謂的「糾纏」，現在把Shor演算法和「糾纏」綁定在一起，又怎能排除這不是一種無奈之舉呢?

第五回合：BB84協議究竟是密鑰分發還是密鑰協商?

曹正軍的最初質疑：分發和協商不一樣，量子通信研究者沒搞清楚

量子通信研究始於Bennett和Brassard提出的BB84協議，該協議一直被稱為量子密鑰分發，實際上就是利用量子態來協商臨時密鑰，得到的是普通的比特串，而不是某些人想像的量子比特串。這種叫法本身就是錯誤的，正確的叫法應該是量子密鑰協商。他們沒有認識到密鑰分發和密鑰協商之間的差別，把一個簡單的密碼模型誤認成一個複雜的密碼模型。密鑰分發是把預先存在的一些密鑰分發出去。密鑰協商則是用戶之間通過信息交互商定一個共同的密鑰，這個密鑰事先並不存在。顯然密鑰分發比密鑰協商更困難。他們的後繼者也沒有認識到這個錯誤，還很冒失地把量子密鑰協商叫做量子密鑰分享。由此可見，很多從事量子通訊研究的物理人士還缺乏必要的密碼知識與通訊知識。

正方觀點：BB84方案叫什麼不重要，重要的是其依賴於物理定律，是徹底的安全保障

施郁：BB84量子密鑰方案稱作什麼名字無關緊要(分發，分配，協商，分享，或者其它名詞)，最後目的總歸是雙方共享一組只有他們知道的密鑰，事實上還是私鑰。量子信息領域不乏密碼、通信及計算機科學的專家，比如，Shor、Aaronson以及Brassard都是計算機科學家出身。

密碼術的主要問題不是加密文件的傳送，而是密鑰分發。因為敵手可以分析多個使用同一密鑰的加密文件而破譯密碼，所以為了安全，最好使用一次性的密鑰。傳統來說，這是很困難的，所以一次性密鑰只用於特別重要的領域，一般領域採用公鑰系統，比如RSA系統(美國科學家Ron Rivest、Adi Shamir及Leonard Adleman在1977年開發的一種加密與鑒權系統)。但是它們是以不存在有效分解整數的演算法這個假設為基礎的，所以如果有人發現了這樣的經典演算法，或者量子計算機實現，這些公鑰系統就瓦解了。

而BB84量子密鑰方案提供了一個新的產生密鑰的方法。它是一個通過公開信道產生私鑰的過程。為了這個密鑰分發的安全，當發現有竊聽者時暫停一下，談不上為了安全而「犧牲通訊的穩定性」，因為傳送的是密鑰，而不是加密文件。讓竊聽者無法隱遁與讓敵手消失不是一回事，敵手總是存在的，讓他們無法隱遁是一大優點。經典的一次性密鑰的分發也有「有了敵手幹不成事」乃至更嚴重的問題。

相比於經典公鑰系統依賴於數學上沒有證明的假設以及量子計算機還沒有實現的情況，量子密碼術依賴於物理定律，是徹底的安全保障。為何還要墨守成規，要讓敵手在密鑰產生過程中能竊聽成功呢?而且，這樣產生的私鑰通過公開信道產生，在這一點上比攜帶或者經典傳送一次性密鑰不但更安全，而且更方便。

量子密鑰分發雖然利用了量子態，但是最後產生的密鑰仍然是一串經典的比特串，然後可以用於傳統的經典加密和經典通信。量子通信並不排斥經典通信，反而是與之結合。在量子隱形傳態中，經典通信也是必不可少的一環。而且量子通信是個廣泛的概念，不僅有密碼術，還有其它各種各樣的過程。

反方觀點：首先叫什麼很重要，其次保證安全還有如何搭建可認證的傳統信道問題

曹正軍：首先，很多人都有望文生義的習慣，不會細究，正方把分發、分配、協商、分享這些詞攪合在一起，很容易誤導大眾的。

其次，RSA系統是個公鑰加密系統，由於參數較大，運行速度差，因此實踐中，用RSA來傳送臨時密鑰(口令)，不是用來加密文件的。把一次一密與RSA放在一起做比較也是個明顯的錯位。關於RSA系統的使用問題，應用密碼學手冊里寫得很清楚，通讀一般教科書是抓不住這個要領的。

再有，關於BB84協議的信道問題。它需要兩個信道，一個是量子信道，另一個是可認證的傳統信道。量子信道用來傳送量子態，而可認證的傳統信道則有三個作用：一是保證甲乙雙方能夠互相確認對方的身份;二是傳送甲乙雙方各自隨機選取的測量基是何種測量基;三是比對一部分在雙方選用相同測量基時測得的量子態，根據匹配情況來判斷是否有竊聽行為，是否需要終止通訊。

如何搭建可認證的傳統信道?理論上有兩種方法。一種方法是利用公鑰密碼，甲乙雙方預先向某個權威機構提交證件後獲得各自的公鑰，雙方在知道對方公鑰的情況下使用數字簽名來確認對方的身份。理想的量子計算機一旦實現後，這種方法顯然是無用的，因為敵手可以利用量子計算機的強大計算能力來偽造數字簽名。

另一種方法是利用消息認證碼，甲方雙方需要持有相同的密鑰。消息認證碼使用的是對稱加密演算法，即便量子計算機實現後，也無法破解。但對於此種情況，有些密碼專家認為，既然有了相同的密鑰，就不需要再利用量子信道來協商密鑰了，這就是所謂的騎馬找馬。

最終環節：雙方總結陳詞

正方觀點：不能質疑量子力學基本原理

潘建偉：正如之前所說，量子通信「無條件安全」在它的內涵裡面是合理的。2005年前，所有的基於弱相干脈衝的實驗都存在安全漏洞。2003年，韓國學者黃元英使用弱相干激光的衰竭代替單光子光源的誘騙態方案。此後，清華大學物理系教授王向斌和加拿大多倫多大學羅開廣研究小組，對這一方案分別做出重要的改進與發展，使得該方法能夠立即適用於現有成熟技術，獲得絕對安全的通信密碼。但是我只能說這個通信本身是安全的，不過基於一個假設就是，信息傳遞的這兩個終端自己不要出問題。我們的量子通信只管通信的過程是絕對安全的。

施郁：傳統的信息服從的規律與量子力學無關，雖然很多信息處理的微觀物理過程用到量子力學。微觀粒子是量子系統，由量子態描述，可直接用來代表信息，這就是量子信息，服從量子力學規律。當然，量子通信和量子計算的物理實現與工程實踐會遇到很多需要解決的問題，但是反方這些對於基本原理的質疑並不成立。

反方觀點：量子通信實質上並不能保證信息安全

曹正軍：量子通信的實質，就是在傳統通信的基礎上，增加一套以量子方式產生的密鑰，這套密鑰完全隨機，只有發送方和接受方知道。然而，這種方法功能比較單一，使用局限性比較大，無法取代現有的密碼系統，實質上並不能保證信息的安全。

量子通訊衛星一有干擾信號就毀掉，如果等敵手走開，再用量子通訊衛星來協商口令，這僅僅是一種安全防護措施，保證不了信息安全。即使避開了敵手，口令也協商好了，但後續的數據加密還是要用現在的分組加密方法來做。如果這就是所謂的絕對安全，那麼就等於直接承認現在用來做數據加密的方法是絕對安全的。

（本文由北京科技報社全媒體中心采編製作，原創作品，未經授權謝絕轉載。圖片源於網路。新媒體編輯/黃珊）

你覺得小編記者不容易，就打個賞吧！

有疑問或尋求幫助，快加入"科學來幫忙"群!

科學通訊社（科通社scipress)

提供每日新鮮科學與生活資訊

組織各類有趣活動

主辦：北京科技報社北科傳媒

請您繼續閱讀更多來自 科通社 的精彩文章: