Page 22 - 清流雙月刊 NO.42
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優化數位基礎建設應有的安全思維 資訊，藉以獲得所謂的共同金鑰。如果在
協定運作與資訊傳送期間，未經核可的第
新的加密模式在當前密碼學領域已
三人竊得傳統渠道上的資訊或是對量子渠
成為熱點，目前用以取代傳統金鑰分發
道中的資訊進行竊取，基於量子力學的資
技術的模式主要有兩個：量子金鑰分配
訊干擾理論及不可複製原理（no-cloning
（Quantum Key Distribution, QKD） 及 後
theorem），通訊雙方就會發現有第三人在
量子密碼學（Post-Quantum Cryptogra-
進行資訊竊取的情況， 甚至能夠計算被截
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phy, PQC）。
獲訊息的數量。
一、 量子金鑰分配 3
美國大約在 2000 年前後開始建立國
目前 QKD 已發展出若干協定及其衍 家級的 QKD 機制，是全球起步最早的國
生類型，但基本運作原理大致相同，即提 家，之後歐盟、日本、中國大陸等國開始
供通訊雙方擁有一組可驗證彼此身分的傳 跟進。然而，QKD 面臨的挑戰是，若使
統渠道（例如：公開的網路），以及一條 用光子作為量子位元的載體，在傳輸資訊
可以傳送量子位元的渠道。QKD 協定開 時光子的能量會持續弱化，因此光子的有
始時，通訊雙方先經由量子渠道傳送一連 效傳輸距離大約只有 100 公里。要克服
串的量子資訊，接著再經由傳統渠道比對 這個問題，有兩種方法；一是透過多陸面
量子金鑰分配是透過一組連接通訊雙方（Alice、Bob）、可驗證彼此身分的傳統渠道，以及一條可以傳送量子位元的
渠道來進行比對運作，未經核可的第三人（Eve）若進行竊取，基於量子力學的資訊干擾理論及不可複製原理，通訊
雙方會發現有第三人在進行資訊竊取的情況。（Source: Mart Haitjema, https://api.semanticscholar.org/CorpusID:18346434）
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藉由單光子或糾纏的光子，在相隔一定距離的兩個地方建立共同密碼。本文先前提過，疊加態的特性讓量子呈現一種機率分布，技術上
沒有辦法透過單一測量的結果將整個機率分布的情況演算出來。因此，如果能使用光子攜帶隨機的 0 跟 1 來作為金鑰，第三人就沒有辦
法僅透過單一測量的方法來竊取密碼。
4 Byoung Ham, “Unconditionally Secured Classical Cryptography Using Quantum Superposition and Unitary Transformation,” Scientific Report,
Vol. 10, No. 11687, https://www.nature.com/articles/s41598-020-68038-7.
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