量子力学和相对论的美妙结合：中国科大成功实现互不信任终端之间
最近，中国科学技术大学潘建伟教授及同事张强、彭承志等在国际上首次实现了无条件安全“比特承诺”，在解决如何在相互不信任的通信终端之间直接建立信任的问题上实现了突破。该实验研究成果于近日发表在国际权威物理学杂志《物理评论快报》上，被评价为“密码学界的重要进展”和“该领域的先驱实验”。美国物理学会《物理.焦点》栏目也对该成果进行了专题报道。
随着电子商务，特别是网络金融的迅猛发展，越来越多的缺乏相互信任的通信者（例如：互联网终端）之间需要进行合作，所以确保各终端之间建立信任成为保证未来互联网经济健康发展的基础。事实上，如何在互不信任的终端之间建立信任并实现通信是密码学的一个重要研究分支，而实现安全的“比特承诺”（Bit Commitment）就是这类研究必须解决的奠基性课题。
实现“比特承诺”是指成功建立如下通信机制：甲乙双方为互不信任的终端，甲方可以对某未发生事件做出是或否的预测（即0或1），然后该预测将在事件发生后的某个确定时刻对乙方公布。比特承诺的核心在于确保乙方不能在甲方预测公布前窃听到相关信息，同时也必须保证甲方不能在做出预测后修改结果。这样，甲乙双方都可以确信对方遵守了承诺，从而建立信任并实现通信。
为实现安全“比特承诺”，各国科学家在过去几十年中进行了不懈努力。其中，经典密码学有两种解决方案，即使用第三方公共平台或者利用计算复杂性假设。然而，这两种方案都被证实存在安全隐患，即无法实现“无条件安全”。1997年，加拿大科学家Mayers和Lo分别独立证明，即使是量子保密通信本身也无法保证无条件安全“比特承诺”的建立。
2012年，剑桥大学的Adrian Kent教授提出，只有同时利用量子力学和狭义相对论，才能实现无条件安全比特承诺。潘建伟小组通过其自主开发的高速量子保密通信技术和自由空间高速光通信技术，结合西班牙科学家A. Cabello和M. Curty的理论分析，成功地实验验证了Kent教授的理论方案，将互不信任终端之间互相欺骗的几率降低到6%以下，在世界上首次实现了互不信任终端之间的安全“比特承诺”。这一奠基性的研究成果可以被广泛应用于互联网金融、公共随机数产生、设计零知识证明协议、安全计算等领域，开拓了量子通信新的研究方向。
上述研究得到了中国科学院、教育部、国家自然科学基金委、科技部973项目，以及山东省量子通信公共研发平台等项目的支持。
（微尺度物质科学国家实验室、近代物理系、量子信息与量子科技前沿创新中心）
(责任编辑：admin)
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