作者：文/虞子期

密码这个词和我们的现代生活息息相关，尤其是金融和个人信息较多的重要产品，都会涉及到密码的设置和修改等事项。这些密码对我们的数字数据保护有很大帮助，并且已经可以实现网联网操作。

人类对密码学的依赖，早在第五世纪就已经开始，只是，该时期的加密信息是被刻在皮革或者纸上，然后通过信使去传递。以后，随着量子计算机的出现，密码学领域可能会迎来再次飞越。密码学家们正在研究截至目前最为安全的密码，这个伟大进展需要利用物理学的力量。

是否存在一种牢不可破的密码

量子物理学是以极小的尺度来描述物质的某些奇怪行为，密码学家们为了找寻一种真正可以做到牢不可破的密码，已经开始研究量子物理学。早在20世纪70年代和80年代，有一种叫做“量子密钥分发”的方法，密钥可以以字节为单位进行编码，物理学家们便是通过它来加密秘密消息。

同理，物理学家们现在也通过对粒子属性中的键进行编码（一般是光子），想要窃听的人则必须测量粒子，才能窃取钥匙。但只要有这样的企图，都会导致光子的行为发生异常，然后就会导致其发起警告。密码学家们通过这样的内置报警系统发现，密钥分发其实是安全的。

量子键的交换和“量子纠缠”技术

量子键可以通过光纤长距离交换，但“ 量子纠缠 ” 技术更允许两个光子在很远的距离上进行通信。纠缠量子物体拥有这种神奇的属性：如果你将它们分开，哪怕超过数百英里，它们也会彼此感受到。如果窃听者试图拦截钥匙，则粒子会反应、并且测量值会随之发生变化。 纠缠粒子表现为一个单元，允许Alice和Bob通过对每一端进行测量来制作共享密钥。

量子物理学中纠缠的粒子，即使在远距离分离的情况下，也会保持连接。当研究人员对其中一个粒子执行动作，同时也会影响另一个的状态。在量子物理学的规则中，未观察到的光子同时存在于所有可能的状态中，但实际观察或测量时，却只表现出一种状态。当一对粒子（如光子）在物理上相互作用时会发生纠缠，光子可以分开很远，数百英里、甚至更长。

特殊装置如何跟踪Enigma环境

西蒙辛格是The Code Book的作者，他表示，阿拉伯学者成为世界上最重要的密码分析师，迫使密码学家改编他们的方法。直到阿拉伯数学家al-Kindi意识到它的弱点，取代密码在公元的第一个千年才得以解决，al-Kindi能够通过分析在密文中最常出现的字母，然后实现它们的反转替换。

密码分析师们逐步挑战它们，共同促进了密码学方法的进步。Enigma机器复杂密钥每天更改，其使用了替换算法加密消息的方式，; 密码分析师艾伦·图灵（Alan Turing）开发了一种特殊装置来跟踪Enigma的变化环境。即：秘密消息的发送者，必须提出一种操纵消息上下文的系统方法，并且，只有接收者才能解密。这种混乱的消息，被称为密文。

“密码学”源自希腊语“kryptos”，意思是隐藏。密码学允许双方，在他们的对手无法阅读的语言中进行通信。发件人必须使用一些称为算法的系统方法，以操纵内容加密消息。每个字母都可能被另一个字母替换，或者，对原始消息进行加扰、以达到无法理解顺序排列的目的。

尝试了80种语言的破解密码历程

有一份用抽象符号和罗马字母精心编写的神秘加密手稿，在其105页泛黄的页面上，其中75000个字符，引用了90种不同的密码书写字母，包括26个罗马字母、以及许多抽象符号。唯一的纯文本是扉页上的“Philipp 1866”和最后一页末尾的“Copiales 3”。

研究团队首先追踪了私人收藏的手稿，在对加密文档的语言全然不知的情况下，他们开始专注于整个Copiale Cipher中散布的罗马和希腊字符，在将它们与抽象符号隔离开来的同时，将其作为真实文本进行攻击。终于在尝试了八十多种语言之后，密码学团队终于得出罗马字符是“空的”，意图混淆视听而已，这的确是一次令人兴奋的解码的经历。

当我们观察一个新的代码时，几乎有无限的可能性，但是，只要提出了一个基于你作为一个人的直觉的假设，那么，就可以把很多笨拙的工作都交给计算机了。Copiale Cipher中具有相似形状的抽象符号，表示相同的字母或字母组 ， 例如，带有旋转“^”的符号实际上是字母“E”。研究人员还发现了一个非常常见的三符号星团，他们推断出它们代表了字母“cht”，这是德语中常见的三重奏。

传递量子秘密超越量子计算

量子技术的好处当然不仅限于计算，我们可以利用相同的量子效应来实现其他手段，比如量子通信这个最成熟的例子。虽然，量子货币 的概念非常不切实际，但同样的想法已经成功地扩展到通信。因此有可能检测出进行这种测量的窃听者的存在，测量“量子超位”状态的行为，改变了你试图测量的东西。使用正确的协议，例如BB84，可以进行私密通信，具有基本物理定律保证的隐私。

量子通信系统虽然现在实施起来很笨重、而且昂贵，但它将变得更加简化和小型化，就像晶体管在过去60年中，已经小型化一样。“纳米级制造技术”的改进，也将极大地加速基于量子的技术的发展。虽然有用的量子计算似乎还有一段距离，但它的未来确实非常令人兴奋。

参考文献：《livescience：What Is Cryptography?》