七問七答|「量子手機」是什麼?改變不在通話,而在密鑰

2020-11-26 澎湃新聞

「量子」+「手機」的組合乍看之下可能令人迷惑。畢竟,目前市面上冠以「量子」概念的生活產品,幾乎都是騙人的。

近日,中國電信透露預計在近期推出帶有量子安全通話功能的國產手機,照應了其與國盾量子(688027)合作的「量子鑄盾行動」目標:未來五年內,為1000萬移動終端用戶提供量子安全通話服務。

事實上,早在2017年,國盾量子已經與中興通訊合作推出過全球首款商用「量子加密手機」。今年2020年5月14日,三星聯合SK電訊發布了全球第一款5G量子智慧型手機Galaxy A Quanyum。

理解「量子安全通話手機」的關鍵,在於「量子」修飾的是「安全」,而非「通話」。 量子安全通話手機在通話上與傳統手機沒有差別,並未用到量子糾纏、量子隱形傳態等量子技術。只是,量子安全通話手機用戶可以選擇調用量子密鑰來保護自己的通話過程不被竊聽。

我們可以想像一下銀行U盾或者簡訊驗證碼。而量子密鑰由量子信息技術產生,其隨機性和保密性得到量子力學的理論保證。

相比起現有的量子手機產品,新一代量子安全通話手機在量子密鑰上有所升級,可以從量子密鑰分發網絡上實時取用更新。這是量子密鑰分發(QKD)這一量子信息領域較為成熟的技術進一步落地的嘗試,也是量子保密通信網絡「最後一公裡」的延伸。

接近中國電信的行業內人士告訴澎湃新聞(www.thepaper.cn), 中國電信預計在明年開始區域性試點推廣量子安全通話服務,主要面向政企用戶,國盾量子提供相關技術。用戶可以選擇將普通SIM卡更換為量子安全SIM卡,撥打電話時選擇採用量子安全通話或普通通話。如果雙方使用量子安全通話功能,主被叫方手機都需要支持這個功能。

澎湃新聞在此梳理了有關量子安全通話手機的七問七答,以幫助讀者理解其與普通手機的異同。

問題一:量子安全通話手機與普通手機在通話上有差別嗎?

答:沒有不同。用戶通話習慣不變,服務無感。如果沒有信號,量子安全通話手機也無法進行通話。

問題二:與普通手機相比,量子安全通話手機增加了什麼功能?

答:量子安全通話手機可以提供量子安全通話服務。事實上,此前市面上已有手機可以實現安全通話功能,即對通話語音進行加密後再傳送,防止通話內容被洩露。而量子安全通話手機使用的密鑰是用量子技術製備出的,可以稱為「量子密鑰」。

問題三:量子密鑰是如何產生的?

量子安全通話手機所用到的量子密鑰有兩種,一種是量子隨機數(QRANG),一種是量子密鑰分發網絡產生的量子密鑰。

三星 「量子加密手機」就是手機內置了量子隨機數晶片。隨機數發生器在通信領域的使用十分的廣泛,現在一些APP在登錄時都會需要到手機號碼的驗證碼進行驗證,這個時候收到的驗證碼就是隨機數發生器所產生的字符,但是,計算機和經典物理過程產生的隨機數在考慮到所有變量的情況下是可以被模擬出來的,而利用一些量子物理現象——例如量子態的坍縮產生的隨機數是「真隨機數」。

量子安全通話手機的SIM卡裡預充了量子隨機數發生器產生的量子密鑰,這是第一重保障。

此外,量子安全通話的雙方也會接收到由量子密鑰分發網絡實時產生的量子密鑰。量子密鑰的特點在於它是編碼在光子的量子態上,依據量子不可克隆定理,一個未知的量子態不能夠被精確地複製,一旦被測量也會被破壞。因此,這樣的量子密鑰的安全性也有量子力學的理論保證。

問題四:用戶使用量子安全通話功能時,如何調用兩種量子密鑰?

使用量子安全通話服務時,用戶撥號觸發認證過程,使用預充注的量子密鑰進行認證;同時後臺密碼服務中心從量子密鑰分發網絡實時取下量子密鑰,對通話語音進行加密,每次通話均使用不同的量子密鑰。

例如,量子保密通信京滬幹線就是一個實時不斷產生量子密鑰的源頭,滿足安全通話等各應用場景的量子密鑰需求。

如此,用戶的通話語音信息即使被其他人獲取到也無法還原出真實內容,

問題五:量子安全通話手機與普通手機在硬體上的區別是什麼?

答:不同之處在於SIM卡。量子安全通話手機使用的「量子安全SIM卡」是結合了普通SIM卡功能和安全晶片功能的特殊SIM卡。

它不額外多佔用手機卡槽,既可提供運營商入網的鑑權等普通SIM卡功能,又有預充制的量子密鑰實現安全通話功能。

問題六:量子安全SIM卡能否兼容普通手機?

答:設計中的量子安全SIM卡旨在適配市面上大部分普通手機,但對手機作業系統版本有一定的要求。

問題七:除了安全通話,量子密鑰在量子安全手機上有何其他移動端應用?

答:目前在手機上主要提供量子安全通話服務,後期會根據市場需求逐步開發。

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