金凤 通信员 张前 王灵钰
量子数字签名是量子暗码的一种，因为量子不成拷贝的特征，使得利用该签名手艺的电子文档等具有不成窜改性，保密性极高。12月2日，记者从南京邮电年夜学得悉，在2019年“挑战杯”全国年夜学生课外学术科技作品比赛中，该校的参赛作品“高机能量子数字签名系统”项目取得特等奖，该项目基于量子数字签名手艺，研发了高机能量子数字签名平台，其量子暗码传输间隔晋升近一半，签名效力从50%晋升到80%以上。
南京邮电年夜学研发的“高机能量子数字签名系统”受访者供图
在角逐现场，南邮参赛团队展现了由物理层、密钥层、利用层三个功能部门构成量子数字签名平台。
团队队长、电子与通讯工程专业研究生张昊诠释，密钥就犹如“一把钥匙开一把锁”。“起首，收发两边经由过程量子的方式各自取得一把 ‘钥匙’，这称之为 ‘量子密钥’；紧接着，我们利用一台笔记本电脑发送一封利用量子密钥签名的邮件，邮件内容为 ‘赞成付出一百万美元’这一句话。随后，旁边的另外一台笔记本电脑领受到了这封邮件，领受方经由过程独一的 ‘量子密钥’开锁，可以确保该邮件内容未被窜改。若是一旦中心有人窜改，会致使系统的误码率上升，立即会被发现，密钥就会作废。断根要挟后，两边从头换新的密钥。”
张昊先容，实现量子数字签名起首需要分发量子密钥，而密钥的载体是光子，跟着间隔的增添，单个光子丢掉的几率逐步增年夜，因此传输间隔总会有一个极限。对此，团队经由过程设计了一种新型和谈，有用地进步参数估量的精确性，从而使得量子数字签名的平安传输间隔拓展到200千米。此前国际报导中，英国瓦特年夜学的量子数字签名实现了最远134千米，而南邮团队晋升了接近50%。
南京邮电年夜学量子光学和量子暗码课题组受访者供图
“即便平安传输间隔可以或许知足要求，可是若是密钥传输速度较慢，会致使量子数字签名系统没法知足及时性场景的需求。”团队成员刘靖阳举了个例子，当我们在手机银行上操纵“转账1000元”时，需要颠末暗码输进、转账确认、办事器领受等一系列的进程。若是系统密钥及时天生速度达不到“一次一密”的需求，就需要反复利用密钥。
在这类环境下，进犯者就有可能将转账信息窜改为“转账10元”，终究领受方领受到的信息就酿成了毛病信息。
刘靖阳等人经由过程研究新型量子随机数产生器，同时连系全局优化算法，将系统的签名速度年夜幅晋升。“这比如开源，在单元时候里发生更多的密钥，知足及时签名的需求。”他先容，经由过程利用新型产生器加上新算法，在125千米的测试间隔下，签名速度与国际同期研究功效比拟晋升了2倍多，成为今朝国际上量子数字签名速度最快的系统之一。
除开源，团队还想法子节省。密钥的操纵效力也是决议系统可否实实际时签名长动静的关头的地方。团队研发的一套高效的变长编、解码方案，比拟以往的定长度编、解码方案，有用地下降了编码冗余度，使得签名效力从本来的50%晋升到80%以上。
张昊举例说，凡是环境下，人们需要利用1000个字节长度的密钥来签名一段动静，而此刻经由过程利用他们的方案，只需要利用600个字节长度，从而使期待密钥分发的时候年夜幅削减。
据悉，该邮件签名系统前后在国内两家企业进行不变性测试、机能指标检测，一致取得“机能不变、利用靠得住”的评价。在一年半的时候内，项目团队成员以第一作者身份共颁发SCI论文8篇，别的有三项已受理的发现专利。
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