量子密钥分发与后量子算法实现融合应用

科技日报合肥5月12日电 （记者吴长锋）记者12日从中国科学技术大学获悉，该校潘建伟、张强团队与云南大学、上海交通大学及科大国盾量子公司等单位合作，完成了量子密钥分发（QKD）和后量子算法（PQC）的融合应用。该成果提供了一种新型的QKD的认证方案，为提高整个QKD网络的安全性提供了一种有效解决方案。相关成果日前发表在《NPJ 量子信息》上。
随着谷歌的“悬铃木”和中国“九章”都先后实现了“量子优越性”，量子计算可以有效地解决大数因子分解和大数据搜索等问题，从而对经典密码算法的安全性构成极大威胁。抵御量子计算威胁、实现信息安全机制主要有两种：一是量子密码，如具有信息论安全的量子密钥分发（QKD）；二是后量子密码（PQC），如格密码。目前已知的量子计算算法尚无法有效破解。
研究人员采取基于后量子公钥算法和PKI的新型安全认证方案，通过后量子公钥算法和PKI结构，对QKD经典信道进行认证。由于只要认证过程中PQC算法是安全的，认证完成之后即使PQC被破解，也不影响QKD密钥的安全性，而PQC的安全性能够保证这一点。科研人员实验验证了PQC技术在QKD网络设备认证中的应用，大幅提升了QKD认证过程的可操作性和高效性。
该研究工作首次将两种看似完全不同的技术进行融合，技术优势互补，利用PQC解决QKD预置密钥的关键问题，而QKD则弥补了PQC待验证的长期安全性问题，两者联合最终保证了网络系统安全性。该成果提供了一种高效解决预置密钥关键问题的有效途径，将极大促进和推广QKD的应用前景。