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導讀
2020年5月12日，中國科學技術大學的潘建偉團隊利用「墨子號」量子科學實驗衛星，在國際上首次實現量子安全時間傳遞的原理性實驗驗證，為未來構建安全的衛星導航系統奠定了基礎。
簡單來說，時間是人類社會正常運轉的基礎。計算機網絡、金融交易市場、電力能源網絡等系統的安全穩定運行，都需要統一的時間基準。
如果這些系統遭受到惡意攻擊，其引起的時間錯誤將會引起網絡崩潰、導航定位錯誤等重大安全性事故。
目前廣泛使用的時間傳遞技術面臨著數據篡改、信號欺騙等各種攻擊的潛在風險。
基於量子不可克隆原理，生成密鑰來加密經典時間數據，從而確保時間數據的安全傳輸，從根本上保證了信號傳輸過程的安全性。
自此，信息加密技術進入量子時代！
那麼，最早的信息是如何加密的，其中又經歷了怎樣的變遷呢？
姜子牙的「陰符」和「陰書」
中國最早的密碼可追溯到商周時期的「陰符」和「陰書」，其發明者是赫赫有名的姜子牙。
據《太公六韜》記載，一次姜子牙被敵軍圍困，欲向周文王請求援兵。
為了讓文王相信事情的真實性，將自己心愛的魚竿截成不同長度的竹段，裝入匣子，作為信物交給信使，向周文王派兵求援。
文王見到使者後，將竹段拼接起來一看，果然是姜太公隨身之物，立馬派兵救援，成功化解了這次危機。
後來，姜子牙受「魚竿傳信」的啟發，發明了「陰符」。陰符由八個長短不一的竹片組成。
前四個比較長的用於傳遞不同的戰爭結果；後四截短的則用於代表各種緊急軍情。
即便如此，「陰符」表達的意思還是過於簡單了。於是姜子牙又發明了「陰書」，來傳遞更為複雜的信息。
「陰書」是將書信內容拆分為三部分，寫在三個書帛中，分別交給三個人。三人分別走不同的路，最後在目的地匯合。
將各自的部分拿出來合在一起就能知道信件的完整內容。
但這種方式有一個很大的風險，萬一其中一份書帛丟失，信息就不能完整傳遞。
後來，發展出了「明文方法傳遞，解讀方式保密」的策略，即在不拆分書信內容的基礎上，採用一定的手段對文字內容進行加密。
斯巴達人的「密碼棒」
古希臘的斯巴達由於地理位置特殊，人口較少，經常受到北部遊牧民族的攻擊和波斯帝國的威脅。這種險惡的環境造就了斯巴達人好戰的性格和「全民皆兵」的社會體制。
為保證戰爭中信息頻繁傳遞的安全性，公元前404年，斯巴達人發明了「塞塔式密碼」，俗稱「密碼棒」：
發件人將皮條纏繞在一定大小、粗細的木棒上書寫信息；送信者將皮條纏在腰上以方便攜帶；收件人拿到皮條後，用同樣規格的木棒纏繞布條，以解讀加密信息。
這種古老的加密方式沿用了數百年，直到「凱撒密碼」的出現。
凱撒密碼
作為羅馬帝國的奠基者，凱撒通過一種叫「凱撒密碼」的明文與將領傳遞信息。
凱撒密碼是一種替換加密的技術，明文中的所有字母都按照字母表上的順序向後（或向前）偏移一個固定的數目後，將得到的字母替換原字母形成密文。
如每個字母自然向後移動三位，比如字母A，實際表示字母D；
當時有人專門做了方便解碼的硬幣，中間的小字母圓盤可以轉動，以快速找到對應的字母。
凱撒密碼在當時的廣泛應用可見一斑。
後來，人們又在凱撒密碼的基礎上進行了一系列的變革，但由於信息傳遞方式的限制，整體上原理比較簡單。
這個時期所有信息全靠人工傳送，直到「電報」的產生。
電報與摩爾斯電碼
1837年，美國人摩爾斯發明了電報，這項技術使人類能用「電」來實現遠距離的即時信息傳輸。
人們終於不用專門跑腿去傳遞信息了。
通過專用的交換線路將電報信息以電信號的方式發送出去，接收人收到的是並不是實際的文字，而是「摩爾斯電碼」。然後通過對照摩爾斯電碼表，轉換成文字。
摩爾斯電碼作為無線電通信的重要方式，通過用不同點與橫，來標識不同的字母或數字。
1895年義大利的無線電工程師馬可尼發明了無線電，自此，無線電報產生了。
通過無線電，人類可以實現跨洲、跨洋的長距離無線通訊，再也不用花費大量的人力物力鋪設電線了。
有了無線電，就出現了我們經常在「諜戰片」中看到的場景：
前沿陣地指揮所，外面架設著一根天線，裡面一群人坐在一個個小黑匣子旁邊，手指有節奏地在按鍵上起起落落，並不時地在紙上記下一個個數字，機器裡規律性的發出一陣陣「嘀嘀」的聲音。
這個黑匣子就是「電臺」，指揮所裡的一些人就是在接收或回復後方指揮部的戰略部署。
然後，將摩爾斯電碼轉換成的數字與一個小本子核對，就可以知道雙方傳遞的信息內容了。
這個小本本，就是密碼本。
隨著通訊技術的發展，密碼技術從此走上了變革的快車道。
也由此拉開了人類歷史上最激烈的「密碼爭奪戰」！
「恩尼格碼」密碼機
以前密碼經常被破解，應為當時加密技術的規則比較簡單，大多都是採用手工編碼的方式。
為了提高信息傳遞的安全性，1918年，德國發明家亞瑟·謝爾比烏斯利用現代化的電氣技術，取代傳統的手工編碼加密方法，發明出了一種能夠自動編碼的機械加密解密機器，恩尼格瑪密碼機（Enigma/恩尼格瑪），也叫「謎」一樣的機器。
這種機器通過三個轉盤對信息進行加密，能夠產生一億億種組合方式，靠暴力的手工破譯根本不可能。
該密碼機發明之處，無人問津。它的真正價值在被人們忽略十年後，被德軍情報部門發掘。
二戰前期，由於恩尼格碼密碼機的存在，盟軍始終無法破解德軍的情報。
擅長解讀「愛情密碼」的法國人，對恩尼格碼密碼機卻毫無頭緒，只得將它轉動給波蘭情報部門。
當時波蘭政府秘密在數學研究所招收了20名出色的學生，花重金進行培養。培養出了研究所中最出色的3名數學家，後被譽為「波蘭三傑」的傑裡茲·羅佐基、亨裡克·扎加爾基斯和瑪利安·雷耶夫斯基。
他們利用德國人在發報時的一個小疏忽，成功破譯了恩尼格碼密碼機，並根據破譯原理，發明了「炸彈密碼機」。從那以後，德軍的一些秘密情報都能被波蘭掌握，讓盟軍能提前制定出正確的作戰方案，減少了很多不必要的損失；
後來德國人做了進一步升級，對恩尼格碼密碼機的漏洞進行了修復，發明了號稱當時世界上「最完美」的密碼機，並一次性生產了十萬臺，在全國各部門廣泛使用。
不僅如此，行事嚴謹的德國人每天都會更換密鑰。
因此，每次破譯需要在一天之內完成！
圖靈炸彈
據現代人計算，該密碼機被破解的概率相當於一個人買十輩子彩票中獎的概率。然而，這臺密碼機卻很快被英國天才數學家艾倫·圖靈攻克。
1912年在倫敦出生的圖靈，從小就在數學方面展現出驚人的天賦，並在25歲之前實現了普通人一生都難以取得的輝煌成就：
15歲的艾倫圖靈為了幫母親更好地理解相對論，專門寫了一本書解釋相對論；
中學時就獲得了國王愛德華六世數學金盾獎章；
19歲考入英國劍橋大學國王學院專攻數學；4年後，因為出版了論文《論高斯誤差函數》，讓他由一名普通大學生直接當選為國王學院的研究員，並於次年獲得英國著名的史密斯數學獎。
在炸彈密碼機的基礎上，圖靈發揮他天才般的數學天賦，製造除了圖靈密碼破譯機，也叫「圖靈炸彈」。
圖靈所設計的「炸彈」解碼機一共有36組轉盤，每一個轉盤都相當於恩尼格瑪機中的一個轉子，所以每組轉盤就相當於一臺「恩尼格瑪」密碼機。
這樣就等於有許多臺機器代替人力同時進行解碼。
從此，英國幾乎掌握了德軍的空軍和海軍的全部作戰計劃，德國軍隊屢屢受挫，英軍取得了倫敦保衛戰的勝利。
洛倫茲密碼機與巨人計算機
1942年，德國人發明了更為精密的12個轉盤的「洛倫茲密碼機」。
然而「魔高一尺道高一丈」。
1943年，圖靈發明了號稱「不可能被造出來」的「巨人（Colossus）計算機」，並在1944年開始正式投入使用，破解了德軍的兵力部署、物資運送詳細情況，在諾曼第登陸中立下了巨大功勞，讓第二次世界大戰至少提前了兩年結束，拯救了超過一千兩百萬人的生命。
1950年，這位孤獨的天才提出了著名的「圖靈測試」，用於測試機器是否具備「人類智能」。至今每年有仍有圖靈測試的頂級國際賽事，圖靈被尊稱為「人工智慧之父」。
1966年，美國計算機協會為紀念圖靈所作出的巨大貢獻，設立了「圖靈獎」。直到現在仍是計算機界的最高獎項，被譽為「計算機界中的諾貝爾獎」；
如果大家對艾倫圖靈感興趣，這裡推薦牛津大學教授安德魯·霍奇斯的《艾倫·圖靈傳》和卷福主演的電影《模仿遊戲》。
啟示
縱觀人類科技發展史，很多科學事件的發生其實是極具偶然性的。
第二次世界大戰無意催生了科技的進步，因為它在短期時間內將一個國家、區域甚至全球的資源迅速集中起來，從人類文明的歷代積累中孕育出了「現代科學」。
二戰期間，從歐洲到亞洲，從大西洋到太平洋，先後有61個國家和地區、20億以上的人口被捲入戰爭，作戰區域面積2200萬平方千米。據不完全統計，戰爭中軍民共傷亡9000餘萬人，5萬多億美元付諸東流，是人類歷史上規模最大的世界戰爭。
從1945年二戰結束至今，雖然仍存在小範圍的區域衝突，但過去的75年是人類歷史前所未有的和平75年。
其間科學的研究得以連續、不受幹擾地進行，各類卓越的創新層出不窮，創造了繁榮的現代文明。
人類社會正快速向智能化邁進，自然語言處理、機器學習、深度學習等技術也逐漸融入我們的生活。
2017年5月，由谷歌基於「深度學習」工作原理開發的人工智慧阿爾法狗對戰世界圍棋冠軍柯潔。最終，阿爾法狗以3比0戰勝柯潔，預示著機器智能到達一個新的高峰。
這項成果的背後，經歷了一代又一代人的開拓和積累，也承載了無數科研學者的汗水和血淚！
我們可以發現從16世紀近代科學產生至今，只有短短的四百餘年，科學技術發生一次次的革新；而這點時間對於人類漫長的文明發展史，短的不值一提。
人類還會有多少個四百年？
「密碼爭奪戰」時時刻刻還在全球上演，但「高能物理時代」的現代戰爭，我們已經打不起了！
在「包容中共存，在和平中成長」才是人類的唯一出路！