你完全可以理解量子信息（16.1）| 袁岚峰
解读科学，洞察本质
戳穿忽悠，粉碎谣言
导读用持续的窃听阻断量子密码术，看似很机智，实则是一个类似“老鼠给猫系铃铛”的主意。真正的问题是，派哪只老鼠去系？事实上，按照提问者的逻辑，同样可以论证“电脑不如算盘”，因为电脑运行要用电，我可以一直断你的电。
前文参见： 你完全可以理解量子信息（1） | 袁岚峰
十六、常见问题回答
如果你关心量子信息的新闻，很可能看到过许多对这个领域的质疑和否定，以至对潘建伟等研究者的人身攻击。墨子号上天后，不少朋友拿了各种各样的批判文章来问我该如何理解。为此，我写了一些文章向公众解释，如发表在《环球时报》的《质疑科学得有科学态度》（http://opinion.huanqiu.com/1152/2016-08/9374202.html）和发表在观察者网的《你见到的否定量子通信的说法，为什么是错的？》（http://mp.weixin.qq.com/s/tySdgdlj7iG1pOvU0fOkKw）。下面列出几个典型的问题以及对它们的简短回答，想了解更多的读者可以去阅读上述文章。
此外，最近许多媒体报道了“日本微型卫星实现量子通信”的新闻，也引起了许多人的好奇。其实这个消息是假的，日本卫星做的是常规的激光通信，不是量子通信。本节最后也简短地回答了这个问题，详情参见我的文章《日本成功进行超小型卫星量子通信实验？可是这颗卫星根本不能做量子通信啊！》（http://mp.weixin.qq.com/s/jxpCx6E1VqaKdFGOo5b9vQ）。
问：量子密码术怕干扰，所以没用。例如上海大学数学系曹正军副教授的文章《量子通讯是否真的无懈可击？》（（http://china.caixin.com/2016-08-16/100978101.html）：
这种看似无懈可击的通信方式，实际上是以牺牲信号稳定性为代价的，一旦存在敌方的任何形式的入侵行为，不管是窃听、复制还是干扰，量子通信都将无法实现，而传统的密码体系，都是假设敌方可以获取信息，但是从计算复杂性上让敌方无法破解。
……现有公钥密码体制基本上依赖于两个数学难题：大数分解和离散对数。
虽然利用利用量子计算机的Shor算法宣称在多项式时间内不仅能分解大整数，还能够求解离散对数。这也是Shor算法能够破解所有公钥密码体制的由来。但二十多年来的量子计算理论发展及实践是令人沮丧的，破解公钥密码仍然遥不可及。
……有些人认为在量子通讯时一旦发现了敌手就可以暂时中断通讯，等敌手消失时再恢复通讯。这种想法是错误的。密码学总是假设敌手一直存在的，如果敌手消失了，那么任何密码技术都是多余的。
通讯的首要目的是稳定性，即接收方能够正确地恢复出发送方发送的信号。
……量子通讯的信号安全是以牺牲通讯的稳定性为代价的，有了敌手就干不成事的量子通讯系统最终也只能沦为一个摆设。
答：传统的密码术不能发现窃听，而量子密码术能发现。因此，量子密码术所谓的不稳定，根源是你能发现一些别人发现不了的东西。好比你用精密仪器检测出一些食物有毒，于是不吃这些食物，结果居然有人嘲笑你，说如果敌人总是给你有毒的食物你就吃不了任何东西，不检测才是好的。好强大的逻辑！
你也许会好奇，在曹正军看来，什么保密方法是好的呢？看了他的全文，就会明白，他主张的还是公钥密码体制，也就是非对称密码体制。在上面的比喻中，就相当于说，你不应该检测哪些食物有毒，而应该练成百毒不侵的功夫，把所有的食物都吃下去。
看明白了这个底牌，就会哑然失笑。问题不就在于，你没法保证百毒不侵吗？前面已经解释了，算法的进步可以破解非对称密码体制，而且说不定敌人已经破解了，你还不知道。
曹正军的论据，是量子计算发展了20多年还没有破解公钥密码体制。但这只是一个现状，谁也无法排除将来破解的可能性。甚至就连现在已经有人能破解的可能性，都无法排除。用美国前国防部长拉姆斯菲尔德的语言说，最可怕的就是“未知的未知”。
拉姆斯菲尔德和“未知的未知”
即使没有量子计算机，经典的计算机也在不断攻克现有的保密方法。只要你关心信息安全，就会时常看到这样的新闻，例如RSA512、RSA768和SHA-1算法，分别在1999年、2009年和2017年被破解了。我国的王小云教授，就是国际著名的解密专家，提出了破解MD5和SHA-1算法的原理。因此，任何懂得用发展的眼光看问题的人，都知道曹正军这种论据属于“走夜路吹口哨给自己壮胆”，只是给外行打气的，对内行来说十分可笑。
王小云
有人也许会觉得，信息发不出去的损失也很大。但是别忘了，如果敌人的目标就是阻断通信，那么对传统通信同样可以阻断。破坏设备，干扰信号，办法多得是。保证通信畅通，不是密码部门的任务，而是其他部门的事。稍微想想就知道，窃密和阻断是两回事，窃密的危害比阻断的危害大得多。
评价密码术，应该以保密性作为首要标准，然后才谈得上稳定性或其他指标。以一种密码术容易被阻断为理由，否定它在防窃密上的优点，这是本末倒置。两个密码术的比较，我说我比你更保密，你却说你比我更畅通，你不是在逗我？如果你真的认为“通讯的首要目的是稳定性”，那还搞什么密码术呢？
虽然如此，还是会有人觉得可以用持续地窃听量子密码术来阻断通信。但是问题在于：我为什么要允许你持续地窃听？
传统密码术不知道有人在窃听，所以持续窃听是可行的。但你如果窃听量子密码术，立刻就会被通信方发现。不仅如此，量子密码术跟一些光学技术联用，还能确定窃听者的位置。那么通信方就会通知警察、国安、军队去抓人，——一抓一个准。
前面说过，许多影视作品中有窃听者在光纤经过的建筑中布置设备窃密的情节。对于传统的通信，情报部门没有办法。但如果是量子保密通信，情节就会变了：警察立刻上门，把窃听者一网打尽。
因此量子密码术在有敌手时不是“干不了事”，发现敌人就已经是干事了。好比侦察无人机发现敌人，不是自己发导弹，而是通知总部，让后面来的火力摧毁敌人，这不但是干事，而且干得非常好。
站在敌人的角度想一想，量子密码术的窃听者就好比日本的神风特攻队，有去无回。不，连神风特攻队都不如。神风特攻队好歹还能跟几个敌军同归于尽，神风窃听的效果却仅仅是暂时阻塞一下通信，偷不到任何情报，自己被抓之后人家又可以通信了。性价比这么低的事，如果你是间谍，你会去干？而且你肯定会吐槽：要阻断通信应该开动大功率干扰机，为什么让我去送死？
神风特攻队
用一位朋友的比喻说，传统的保密好比给自行车加锁，量子密码术好比在自行车旁边放个摄像头，有人偷车就会被看见。单纯“会被看见”这一点，就会给小偷施加巨大的压力，许多小偷看见摄像头就放弃尝试了。
《1984》中的名言：老大哥在看着你
因此，用持续的窃听阻断量子密码术，看似很机智，实则是一个类似“老鼠给猫系铃铛”的主意。真正的问题是，派哪只老鼠去系？
事实上，按照提问者的逻辑，同样可以论证“电脑不如算盘”，因为电脑运行要用电，我可以一直断你的电。同样也可以论证“互联网通信不如用人送信”，如此这般没完没了。
量子密码术跟电脑、互联网、空间站、航空母舰一样，对使用者提出了新的要求。正常的思维方式是，你应该向前进，去满足新技术的要求，而不是因噎废食退回去。航天员和舰载机飞行员就是这么做的，航天员每次上天都冒着生命危险，舰载机每次起飞都是往海里跳，他们退缩了吗？
辽宁舰航母舰载机起飞
量子密码术的畅通问题，不是单凭通信部门能解决的。为了保持畅通，要求其他部门在通信部门发现窃听者之后把他们抓出来，那么其他部门就应该配合去抓，这是国家的责任。而且别忘了，安全部门本来就要抓间谍，只不过以前发现不了窃听，很难抓到。现在有人给你明确报告窃听，甚至连定位都有，比以前方便太多了，这不是天上掉下来的好事吗？如果连这一点点都不愿意做，岂不是愚不可及！
把新事物的困难想象成无穷大，对新事物的收益视而不见，是许多人的思维误区。按照这样的思维模式，就不可能有进步了。正如鲁迅在《华盖集·流产与断种》中所言：“我独不解中国人何以于旧状况那么心平气和，于较新的机运就这么疾首蹙额；于已成之局那么委曲求全，于初兴之事就这么求全责备？”
用荒谬的评价标准否定科技进步，是对基本科学准则混淆不清，无知者无畏。科学上的严肃坦率的批评，跟由于自身智力知识水平过低而做出的信口开河式评论是不同的。——你们啊，too young，too simple，sometimes naive，还是要提高自己的知识水平！
（未完待续）
背景简介：本文作者为袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室副研究员，科技与战略风云学会会长，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。本文应新浪科技之邀，2017年8月31日以《<科学大家>| 4万字干货！你完全可以理解量子信息》为题发表于新浪科技“科学大家”栏目（http://tech.sina.com.cn/d/2017-08-31/doc-ifykpysa2199081.shtml）。
致谢：感谢中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室陈宇翱教授、陈腾云博士、彭新华教授、陆朝阳教授、张强教授、张文卓博士和清华大学交叉信息研究院尹璋琦博士、物理系王向斌教授在科学内容方面的指教。
责任编辑：郭尖尖
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