在Tokyo QKD Network上構(gòu)建的分布式存儲系統(tǒng)的示意圖

采用量子密鑰分配（QKD）的完全保密通信的概要

日本信息通信研究機構(gòu)（NICT）于2016年7月1日宣布，與東京工業(yè)大學(xué)合作，成功完成了用戶認證、傳輸、保存三個過程全都能保證信息理論安全的分布式存儲系統(tǒng)的驗證實驗。證實可以安裝不管將來計算機多么發(fā)達都沒有信息泄露風(fēng)險的安全分布式存儲器。

現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)上廣泛使用的密鑰大多以計算機需要龐大時間才能破譯為安全性依據(jù)。而計算機的能力每年都在提高，注定密鑰的安全性會不斷降低。對于需要長期保密的信息，比如30年后一旦泄露會造成重大問題的國家安全保障信息及基因組信息等，確立將來也能保證安全性的信息傳輸和保存系統(tǒng)（分布式存儲系統(tǒng)）是當務(wù)之急。

此次在NICT使用的量子密鑰分配（QKD）網(wǎng)絡(luò)上安裝了在信息理論上可安全保存數(shù)據(jù)的分布式存儲協(xié)議——Shamir的(k,n)閾值秘密分散方法。另外，還一起安裝了只用一個密鑰就可實現(xiàn)信息理論安全用戶認證的獨特的密鑰分布式協(xié)議。

QKD網(wǎng)絡(luò)是通過發(fā)送者調(diào)制傳輸光子，接收者檢測收到的每個光子的狀態(tài)并排除有可能被竊取的某個位（密鑰蒸餾），從而在收發(fā)者之間共享絕對安全的密鑰。調(diào)制后的光子信號一旦進行測定操作，一定會留下痕跡，因此可以識破是否被竊取。Shamir(k,n)閾值秘密分散方法是公認的在信息理論上可安全保管數(shù)據(jù)的協(xié)議。

新開發(fā)的信息理論安全用戶認證方式中，開發(fā)出了只要記住一個密鑰，將來就可以安全認證的密鑰分散這種新協(xié)議。而普通密鑰認證只能保證計算量的安全性，可通過強大的計算機推算出密鑰。

要想實現(xiàn)上述方式，存儲服務(wù)器之間需要傳輸普通秘密數(shù)據(jù)分散10倍以上的數(shù)據(jù)，相應(yīng)地需要更可靠、經(jīng)過高度設(shè)計的QKD網(wǎng)絡(luò)。研究人員利用NICT使用的鋪設(shè)于東京圈的光纖網(wǎng)絡(luò)上的QKD網(wǎng)絡(luò)（Tokyo QKD Network）成功完成了驗證。

此次的部分研發(fā)得到了日本綜合科學(xué)技術(shù)與創(chuàng)新會議進行制度設(shè)計的創(chuàng)新性研發(fā)推進項目（ImPACT）的支持。研究成果已于2016年7月1日（英國時間）刊登在了英國自然出版集團的科學(xué)雜志《Scientific Reports》的電子版上。