关于量子加密手机，三星可能和你想得不一样

来源：脑极体

" 遇事不决，量子力学 "，已经是一个网络常用的吐槽梗了。

所以当量子与手机、隐私、三星等词汇联系到一起的时候，就有种学霸突然做起了传销的违和感。

最近有不少媒体传出，三星将在 5 月推出全球首款量子加密智能手机 "GALAXY Quantum"。

我们都知道，量子计算是一个伟大的概念，无论是影视作品中的时空穿越，还是现实中的 " 量子霸权 "，实现难度、巨大成本都决定了它十分 " 高冷 "，距离大众生活也比较遥远。甚至如果有打着 " 量子 " 旗号的民用，直接判定为骗子，大概率都不会误伤。现在三星要将量子力学发放到人手一部的手机上？

是三星背着全行业偷偷补了课，还是事情本身别有玄机呢？

量子加密，可能三星和你想的不一样

从三星对外公布的细节来看，所谓的量子加密手机，实现方式就是在三星 Galaxy A71 5G 手机上，搭载由本地运营商 SK 电讯开发的量子随机数生成芯片 ( QRNG ) 。

这也并不是什么新技术。早在 2017 年，韩国 SK 电讯就对外推出了这款芯片，即采用量子密钥分配 ( QKD ) 技术的新型光纤中继器。这款芯片可以通过测量光量子态得到的随机数来加密信息。因为具有随机性，也就基本上阻断了被黑客破译密码的可能。

但 QRNG 的工作机制并不是按照量子力学原理，基于非常高的计算速度来生成完全不可预知的随机序列，也只有这样才能提升密码系统安全的破解难度。

而所谓的量子随机数生成器 QRNG ，其实就是 RNG 的一种。也就是依靠计算机模拟，基于算法生成伪随机数，或是从经典物理噪声（如热噪声，电噪声等）中提取随机数。然后利用随机数生成，来加密互联网上传输的数据。

RNG 的风险就是，由于随机数是根据算法生成的，所以一旦黑客找到了所使用的算法，就很有可能让用户隐私暴露在危险之下。

三星的量子加密手机解决方案，就是利用 CMOS 图像传感器捕获的光源散粒噪声产生随机序列，说白了还是经典 RNG 的思路。

当然，QRNG 芯片能够在智能手机上搭载，也算是不小的进步。因为早在 2017 年，QRNG 芯片的体积，相对智能手机而言也都比较大，并且价格也在数百到数千美元。比如 SKT 量子技术实验室此前推出的超小型 QRNG 芯片，也有 5*5 厘米，更适合应用在军事、IoT 等设备上。

所以，说三星这款手机的 " 量子 " 是假的，不太准确，因为 SK 电讯确实拥有量子加密技术；但要说是真 " 量子 "，显然跟大众对于量子计算的期待还相去甚远。

走下神坛之后，量子手机还有多远？

尽管三星打了一个非常容易被戳破的擦边球，但还是引发了不少网友的好奇。量子手机，距离普罗大众到底还有多远？

量子计算的能力不必多说了，去年谷歌宣布的 " 量子霸权 "，就让量子系统用约 200 秒完成传统超级计算机要花 1 万年才能完成的任务。这让很多人开始担心，量子时代的到来会不会冲垮现在数字网络的所有密码体系。

不过每一道乌云都镶有银边，量子计算同时也为人类提供了一种绝对安全的保密通讯方式——量子加密通信，以保证量子计算机时代，密码依然能够被安全地保存。

某种程度上，量子加密（以及延伸的量子通讯），可以说是量子计算本身最接地气的应用了。

平易近人到什么程度呢？在最近的 " 新基建 " 战略方案中，量子通信工程已经不被奉为神祗了。因为利用量子技术传递密钥（信息本身仍通过光纤来传送）的量子加密通信，已经有不少成熟的技术方案，并且产业链日益状态，一些地方已经开始试建网络了。

比如 " 墨子号 " 科学实验卫星的发射，就使我国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信。" 京沪干线 " 城际量子通信网络，也已经建成，全程 2000 多公里。而早在 2012 年，合肥城域量子通信试验示范网正式建成。这样城域、城际、地空覆盖的量子通信网络，其实早在大众不经意间与我们生活在同一片天地中。

那么，阻碍 " 真 · 量子加密通讯 " 飞入寻常百姓家的原因是什么呢？

一是芯片。尽管量子通信走下了神坛，但真正的量子芯片（而非 QRNG）依然是高岭之花。去年谷歌、微软就为此打出了 " 狗脑袋 "。你方唱罢我登场，互相争夺 " 量子霸权 "，抢发更高量子比特的计算芯片。

而这种集成了大量量子逻辑单元的芯片，由于能力强大，甚至突破传统计算机的算力极限。所以一方面能力不够泛化，往往只能做几种特定运算，并不符合人们对移动智能千变万化的应用诉求。这样的量子芯片，自然也距离个人消费电子很遥远了。

二是可用性。真正量子加密的实现逻辑是，基于二极管激光器随机发射光子的量子随机数发生器，将这些波导集成到芯片上，与电子设备和探测器一起以极高的速度运行，将光信号转换成信息。

由于量子密钥是通过测量光量子态得到的结果，所以状态也是随机的。攻击者即使截取了量子信号，想要根据结果重新制备一个量子发送给接收方，都会改变单量子状态，不可避免地导致偏差，自然也就无法破解。

但光子发射却很难控制，温度高点、低点，甚至谐振器发生震动，都会影响它们的动作。绝大多数量子发射器必须保持在绝对零度，也就是 -273 ℃，运行条件需要隔音、隔热、隔电磁 ……

2018 年《自然》杂志刊登了一篇论文，史蒂文斯技术学院和哥伦比亚大学的研究人员，发明了一种可以生长完美晶体的技术，以打造可以在 -70 ℃ 环境中工作的量子发射器阵列。然而除了爱斯基摩人，可能没有人愿意在 -70 摄氏度玩手机吧？

三是安全性。也许有人会说，既然实现真正意义上的 " 量子手机 " 还很遥远，那通过量子随机数生成器 QRNG 来模拟量子计算，实现 " 量子手机 " 也是可以被接受的。但 " 退而求其次 " 的结果就是，这种加密方式并非万无一失。

和经典随机数一样，QRNG 芯片也存在器件不完美的问题，从而导致信息泄露。比如黑客可以针对发射端——光源，或接收端——探测器发起攻击。一般为了避免此类攻击，科研类和商用类量子加密系统都会引入光隔离器这一标准器件。但对于智能手机来说，显然还没有相关隐忧的处理准备。

从上述角度来看，" 量子手机 " 距离走进大众视角，还山高水远。

产业更迭正当时：量子加密的真实打开方式

（编辑：宁德站长网）

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