隨著量子信息技術(shù)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)加密技術(shù)面臨量子計算帶來的破解威脅。密碼技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)安全的基石，而量子信息安全則使用基于量子物理和數(shù)據(jù)算法的密碼技術(shù)，嵌套在網(wǎng)絡(luò)的不同環(huán)節(jié)，提供額外的安全層。量子密鑰分發(fā)（QKD）作為量子信息安全的核心技術(shù)之一，正在逐步走向?qū)嶋H應(yīng)用。微算法科技（NASDAQ MLGO）開發(fā)基于量子搜索算法的多方量子密鑰協(xié)議，旨在提升信息安全水平。
基于量子搜索算法的多方量子密鑰協(xié)議是一種利用量子態(tài)的不確定性原理和量子搜索算法（如Grover's algorithm）實現(xiàn)多方安全密鑰共享的技術(shù)。量子搜索算法通過放大對應(yīng)相位的振幅，提高測量概率，使得在多方通信中能夠高效地生成和分發(fā)密鑰。該協(xié)議利用量子態(tài)的不可克隆性和無條件安全性，確保密鑰分發(fā)過程的安全性和可靠性。它借助量子比特的疊加、糾纏等特性，結(jié)合量子搜索算法的快速查找能力，讓多個參與方能夠在量子層面協(xié)同生成具備高度安全性的共享密鑰，為多方通信加密筑牢根基。
量子態(tài)的制備：在通信開始之前，通信各方（例如Alice、Bob和其他參與者）需要準(zhǔn)備量子態(tài)。這一步驟通常涉及生成不同偏振或相位的光子，并利用單光子源進(jìn)行發(fā)射。Alice使用理想化的單光子源，并通過極化控制器調(diào)制出四種不同的偏振狀態(tài)。這些量子態(tài)通過光學(xué)網(wǎng)絡(luò)耦合進(jìn)同一個量子信道，發(fā)送給其他參與者。
量子態(tài)的測量：接收到來自Alice的光子信號后，其他參與者（如Bob）隨機選擇一組測量基（也稱測量基矢）對量子態(tài)進(jìn)行測量。這一步驟是隨機的，因此每次測量都有可能產(chǎn)生不同的結(jié)果。若Bob選取的測量基與Alice選擇制備偏振態(tài)時所選的基相同，則Bob會得到和Alice相同的結(jié)果；若不同，則由于兩組基之間存在偏差，Bob有50%的概率獲得對應(yīng)于0的比特信息，以及50%的概率獲得對應(yīng)于1的比特信息。
基矢對比：在所有量子態(tài)都發(fā)送和測量完成后，Alice通過經(jīng)典信道通知其他參與者自己在發(fā)送時選擇的基矢。其他參與者也通過經(jīng)典信道回復(fù)自己測量時選擇的基矢。只有當(dāng)雙方（或多方）本次選擇的基矢相同時，才保留本次測量數(shù)據(jù)，否則舍棄測量數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)后處理：保留的測量數(shù)據(jù)經(jīng)過一系列后處理步驟，包括糾錯和保密放大，最終提取出安全密鑰。糾錯過程用于糾正通信過程中可能產(chǎn)生的錯誤，而保密放大則用于增強密鑰的安全性，確保即使有竊聽者也無法獲取有用的信息。
量子搜索算法的應(yīng)用：在多方密鑰分發(fā)過程中，量子搜索算法（如Grover's algorithm）被用于優(yōu)化密鑰的生成和分發(fā)。通過放大對應(yīng)相位的振幅，提高測量概率，使得密鑰分發(fā)過程更加高效和可靠。
基于量子搜索算法的多方量子密鑰協(xié)議基于量子力學(xué)原理，提供了無條件的安全性保障。即使面對量子計算機等超級計算設(shè)備的威脅，也能確保密鑰的安全。具備實時檢測能力，通過測量量子比特的偏振或相位等屬性，通信雙方可以實時檢測到是否存在竊聽行為。這種實時檢測能力為通信提供了及時的安全預(yù)警。擁有很好的高效性，量子搜索算法的應(yīng)用使得密鑰的生成和分發(fā)過程更加高效。通過放大對應(yīng)相位的振幅，提高測量概率，從而減少了密鑰分發(fā)所需的時間和資源。可實現(xiàn)多方通信，該協(xié)議支持多方通信，能夠?qū)崿F(xiàn)多個參與者之間的安全密鑰共享。這在需要多方協(xié)作的場景中尤為重要，如企業(yè)會議等領(lǐng)域。
基于量子搜索算法的多方量子密鑰協(xié)議在技術(shù)應(yīng)用方面，其有著廣闊的用武之地。在金融領(lǐng)域的多方交易場景中，比如銀行間的大額資金劃轉(zhuǎn)、跨國金融機構(gòu)的聯(lián)合業(yè)務(wù)操作等，利用該多方量子密鑰協(xié)議，能確保交易信息的高度安全，防止交易數(shù)據(jù)泄露引發(fā)的金融風(fēng)險。在政務(wù)領(lǐng)域，不同政府部門之間涉及機密信息的協(xié)同辦公、數(shù)據(jù)共享等環(huán)節(jié)，通過它可以保障信息傳輸?shù)谋Ｃ苄耘c完整性，維護(hù)政務(wù)工作的嚴(yán)肅性和安全性。
隨著量子技術(shù)的不斷進(jìn)步以及硬件設(shè)備的日益完善，微算法科技（NASDAQ MLGO）開發(fā)的這一基于量子搜索算法的多方量子密鑰協(xié)議有望進(jìn)一步降低其應(yīng)用成本，提高可操作性，使其能在更多行業(yè)、更廣泛的多方通信場景中得到普及應(yīng)用，真正成為保障信息安全的核心技術(shù)力量，為構(gòu)建安全可靠的數(shù)字世界貢獻(xiàn)重要力量。
