在量子計算飛速演進(jìn)的當(dāng)下,大規(guī)模量子計算機(jī)的逐步落地,正使網(wǎng)絡(luò)空間中的個人隱私、金融交易、身份核驗等核心數(shù)據(jù)直面泄露風(fēng)險。如何在“后量子時代"實現(xiàn)真正無條件安全的隱私保護(hù),已成為全球信息安全領(lǐng)域亟待攻克的的命題。
近期,由南京大學(xué)物理學(xué)院、固體微結(jié)構(gòu)物理全國重點實驗室、人工微結(jié)構(gòu)科學(xué)與技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心陳增兵教授、吳盛俊教授和中國人民大學(xué)物理學(xué)院、量子態(tài)構(gòu)筑與測控教育部重點實驗室尹華磊副教授團(tuán)隊(下文簡稱“研究團(tuán)隊")聯(lián)合完成的突破性研究給出了突破性答案。

研究團(tuán)隊原創(chuàng)性提出信息論安全的非對稱相對論零知識證明(RZKP)協(xié)議,該協(xié)議在攻擊者即使擁有指數(shù)級量子糾纏資源時,仍能保持無條件安全性的同時還兼具高效實用性,相關(guān)成果以“Experimental?。幔螅恚恚澹簦颍椋恪。颍澹欤幔簦椋觯椋螅簦椋恪。澹颍铮耄睿铮鳎欤澹洌纾濉。穑颍铮铮妫蟆。鳎椋簦琛。酰睿悖铮睿洌椋簦椋铮睿幔臁。螅澹悖酰颍椋簦?為題發(fā)表于國際頂級期刊《自然·通訊》,為后量子時代的隱私計算與可信通信筑牢了底層安全基石。
在該重大科研突破的實驗中,浙江賽思電子科技有限公司提供的高精度時間同步服務(wù)器,以納秒級的精準(zhǔn)授時與守時能力,為實驗全域提供時序基準(zhǔn)。
1、重大原創(chuàng)突破:非對稱相對論零知識證明(RZKP)協(xié)議
零知識證明(ZKP)作為區(qū)塊鏈、匿名投票、身份核驗、金融隱私交易的核心密碼工具,其核心思想在于:證明者能夠證明某個命題為真,卻不向驗證者透露任何額外信息——恰如在ATM取款時,系統(tǒng)需要確認(rèn)“你知道密碼",卻無需獲知密碼本身。
然而,傳統(tǒng)零知識證明依賴計算復(fù)雜度假設(shè),難以抵御量子計算攻擊,早期對稱相對論零知識證明雖依托光速原理實現(xiàn)無條件安全,卻易被量子糾纏資源破解,且輪復(fù)雜度高達(dá)O(∣E∣?),海量隨機(jī)資源開銷近60億GB,單次證明運(yùn)算需耗時6萬年,因此僅停留在理論階段。
為了構(gòu)建能夠抵御量子攻擊的無條件安全密碼體系,研究團(tuán)隊基于相對論比特承諾,原創(chuàng)提出非對稱相對論零知識證明(RZKP)協(xié)議方案,成功將輪復(fù)雜度從O(∣E∣?) 降低至 O(∣E∣)。該協(xié)議采用非對稱結(jié)構(gòu),兩證明設(shè)備P?與P?執(zhí)行不同任務(wù):P?承諾圖染色方案,驗證者隨機(jī)選邊挑戰(zhàn),P?在類空時間窗口內(nèi)回應(yīng),確保二者無法通信。隨后驗證者檢查承諾一致性與顏色差異性,重復(fù)多輪使概率指數(shù)衰減。其綁定性基于無超光速信號原則,即使面對任意量子關(guān)聯(lián)也成立;協(xié)議的零知識性則來源于相對論承諾的隱藏性,驗證者每輪僅能打開一條邊的兩個盒子且顏色隨機(jī)置換,只能看到隨機(jī)不同標(biāo)簽,無法獲取額外信息。

實驗實施與性能結(jié)果
為驗證協(xié)議的實用性與穩(wěn)定性,研究團(tuán)隊搭建外場實驗系統(tǒng)開展實測驗證。實驗將兩臺證明設(shè)備間隔300米布設(shè),對應(yīng)1000ns類空間隔,嚴(yán)格限制每一輪操作在安全時間窗口內(nèi)。
在含588個頂點、1097條邊的圖三色測試中,系統(tǒng)完成約2.2×10?輪交互僅需0.22秒,總隨機(jī)數(shù)消耗僅430.81MB。該方案無需專用量子硬件,接入門檻低、適配性強(qiáng),有望應(yīng)用于在區(qū)塊鏈、智能合約、匿名政務(wù)等隱私場景。
2、賽思時間同步服務(wù)器,支撐22萬次極速交互
相對論零知識證明的安全性根基在于“光速不可超越"這一物理原理,0.22秒完成22萬次交互,此次實驗全域時序基準(zhǔn)由賽思高精度時間同步服務(wù)器全程保障,設(shè)備絕對時間精度≤30ns(含鏈路延遲),內(nèi)置原子鐘,即使GPS信號丟失,也能確保時間漂移<1us/24h。

賽思高精度時間同步服務(wù)器
實驗全程,設(shè)備時間差∣t1?t4∣與∣t2?t3∣的測量均值穩(wěn)定在700ns左右,標(biāo)準(zhǔn)偏差僅約16ns;即使在最壞情況下疊加雙向GPS精度誤差(2Δ=60ns),最大實測值仍低于940ns,始終保持在1000ns的安全閾值之內(nèi)。實驗數(shù)據(jù)全程無一次校驗失效,所有時間戳真實可信,為相對論約束實驗提供了自主可控的國產(chǎn)時頻底座。

實驗數(shù)據(jù)
此次助力國內(nèi)科研團(tuán)隊發(fā)表《Nature?。茫铮恚恚酰睿椋悖幔簦椋铮睿蟆犯咚娇蒲谐晒粌H驗證了賽思高精度時間同步服務(wù)器在量子安全通信中的戰(zhàn)略價值,更是國產(chǎn)時頻設(shè)備在基礎(chǔ)科學(xué)研究領(lǐng)域的一次重要亮相。
在此,賽思誠摯感謝合作研究團(tuán)隊的信任與貢獻(xiàn),期待未來繼續(xù)攜手。未來,賽思將繼續(xù)發(fā)揮高精度時頻核心優(yōu)勢,以自主可控的時頻技術(shù)支撐更多“從0到1"的原始創(chuàng)新,助力我國在量子安全、新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域搶占全球制高點,為數(shù)字經(jīng)濟(jì)安全發(fā)展提供堅實時頻保障!
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