量子密鑰分發(fā)攻防研究獲重要進(jìn)展

(資料圖)

記者7日從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校郭光燦院士團(tuán)隊韓正甫、王雙、銀振強(qiáng)、陳巍等發(fā)現(xiàn)了量子密鑰（QKD）發(fā)送端調(diào)制器件的一種潛在安全性漏洞，并利用該漏洞完成的量子黑客攻擊實驗表明：當(dāng)QKD的發(fā)送端未對該漏洞進(jìn)行嚴(yán)格防護(hù)時，攻擊者有可能利用其獲取全部的密鑰信息。相關(guān)研究的兩項成果日前分別在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)》和《應(yīng)用物理評論》。

QKD理論上可以在用戶之間生成信息論安全的密鑰，然而實際設(shè)備的非理想特性可能會與理論假設(shè)不符，從而被竊聽者利用。因此，對QKD系統(tǒng)的實際安全性進(jìn)行全面而深入的分析，進(jìn)而設(shè)計更完善、更安全的實際系統(tǒng)，是推進(jìn)QKD實用化的重要環(huán)節(jié)。

在前期研究的基礎(chǔ)上，研究組提出了通過外部注入光子操控QKD發(fā)送端核心器件的工作狀態(tài)，進(jìn)而竊取密鑰的攻擊思想。研究組首先提出和分析了在商用鈮酸鋰器件中較顯著的光折變效應(yīng)對QKD的影響，進(jìn)而設(shè)計和驗證了對BB84協(xié)議QKD系統(tǒng)的攻擊方案。實驗結(jié)果表明：攻擊者僅需從外部注入3nW的誘導(dǎo)光，就能成功地實施攻擊。團(tuán)隊進(jìn)一步對測量設(shè)備無關(guān)型QKD系統(tǒng)設(shè)計了發(fā)送端攻擊方案：攻擊者在測量發(fā)送端發(fā)出的所有量子態(tài)的同時，通過注入誘導(dǎo)光引發(fā)發(fā)送端鈮酸鋰調(diào)制器的光折變效應(yīng)，從而隱藏其測量行為引起的擾動。研究組利用該方案完成了首個對運行中的測量設(shè)備無關(guān)QKD系統(tǒng)的量子黑客攻擊實驗，證明在不被察覺的情況下，竊聽者可以獲取幾乎全部的密鑰。針對以上安全性漏洞和攻擊方法，研究組還提出了可以有效防御該漏洞的系統(tǒng)設(shè)計思路和技術(shù)實現(xiàn)方案，驗證了通過良好的系統(tǒng)設(shè)計和優(yōu)化的器件使用方式，可以有效提升QKD系統(tǒng)的實際安全性。

研究人員表示，這一成果既發(fā)掘和分析了發(fā)送端潛在漏洞及其對系統(tǒng)實際安全性帶來的威脅，也提出了相應(yīng)的解決方法，有助于引發(fā)領(lǐng)域研究人員對QKD實際安全性的更深入、更全面的思考，對推動QKD的實用化和標(biāo)準(zhǔn)化具有重要意義。（記者吳長鋒）

編輯：王韻

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