观点——论完美无条件安全的热力学
量子物理
2021-07-20 v1 密码学与安全
系统与控制
系统与控制
摘要
若一种安全密钥分发（交换）方案能够抵御计算能力的任意技术改进和/或任何新算法的开发，则其是无条件安全的。目前仅有两类经过实验实现与测试的无条件安全密钥分发技术：利用量子物理光子特征的量子密钥分发（QKD，量子密码学的基础）；以及基于经典统计物理（涨落-耗散定理）的 Kirchhoff-Law-Johnson-Noise（KLJN）系统。本文的焦点话题是 KLJN 系统的热力学情形。在所有原始工作中，所提出的 KLJN 方案都要求通信双方器件之间处于热平衡以实现完美安全。然而，Vadai 等人在 (Nature) Science Reports 5 (2015) 13653 中展示了一种改进方案，其中双方之间存在非零热噪声能量流，但系统似乎能抵抗所有已知攻击类型。我们针对其系统引入一种新型攻击。该新攻击利用线路电流与电压之间的符合事件。我们表明，即使在理想化条件下，也存在朝向窃听者的非零信息泄露。一旦恢复热平衡，系统便重新变得完美安全。总之，完美无条件安全需要热平衡。
引用
@article{arxiv.2105.12592,
title = {Perspective -- On the thermodynamics of perfect unconditional security},
author = {Christiana Chamon and Laszlo Kish},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.12592},
year = {2021}
}