中國(guó)科大實(shí)現(xiàn)基于器件無(wú)關(guān)量子隨機(jī)數(shù)信標(biāo)的零知識(shí)證明
近日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、張強(qiáng)等與上海交通大學(xué)郁昱、清華大學(xué)馬雄峰、南方科技大學(xué)范靖云等研究者合作,首次實(shí)現(xiàn)了一套以器件無(wú)關(guān)量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器作為熵源,以后量子密碼作為身份認(rèn)證的隨機(jī)數(shù)信標(biāo)公共服務(wù),將其應(yīng)用到零知識(shí)證明(ZKP)領(lǐng)域中,消除了非交互式零知識(shí)證明(NIZKP)中實(shí)現(xiàn)真隨機(jī)數(shù)的困難所帶來(lái)的安全隱患,提高了NIZKP的安全性。相關(guān)成果于11月2日發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊(PNAS)》。 ![]() 零知識(shí)證明(ZKP)是一種基本的密碼學(xué)工具,允許互不信任的通信雙方之間,一方向另一方證明某個(gè)命題的有效性,同時(shí)不泄露任何額外信息。非交互式零知識(shí)證明(NIZKP)是ZKP的一種最重要的變體,其特點(diǎn)是通信雙方無(wú)需多次信息交換。由于其簡(jiǎn)單易行并且互相通信次數(shù)少,NIZKP廣泛應(yīng)用于數(shù)字簽名、區(qū)塊鏈和身份認(rèn)證等領(lǐng)域。常用的NIZKP系統(tǒng)的安全性建立在生成可信的真隨機(jī)數(shù)的假設(shè)之上,然而,實(shí)際應(yīng)用中,由于真隨機(jī)數(shù)生成器難以實(shí)現(xiàn),通常會(huì)使用確定性的偽隨機(jī)數(shù)算法來(lái)替代。此前已有研究指出,這種方法會(huì)產(chǎn)生潛在的安全隱患。 量子物理學(xué)的內(nèi)稟隨機(jī)性為解決這一安全隱患提供了全新方案。特別地,基于無(wú)漏洞貝爾不等式檢驗(yàn)的器件無(wú)關(guān)量子隨機(jī)數(shù)(DIQRNG)可以提供具有最高安全等級(jí)的真隨機(jī)數(shù),其安全性由量子力學(xué)基本原理保證,無(wú)需用戶對(duì)量子設(shè)備進(jìn)行任何先驗(yàn)表征或假設(shè)。研究團(tuán)隊(duì)于2018年在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)可抵御量子攻擊的DIQRNG [Nature562, 548 (2018)],隨后于2021年提升了隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生速度[Nature Physics17, 448 (2021);PRL126, 050503 (2021)]。 |