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量子技术职业概况介绍
Roger Colbeck 教授在剑桥大学学习了物理、化学、数学和高等数学，随后获得了自然科学学士学位，之后在剑桥大学攻读了数学博士学位，这也是他量子职业生涯的开始。Roger 在加入约克大学担任讲师和数学教授之前曾担任过多个博士后职位，参与过各种项目，包括量子密码学和量子随机数生成器。有关 Roger 的更多经历，请访问 tinyurl.com/careersinquantum
军事通信中的量子加密
摩根·科尔贝克（Morgan Colbeck）出生于贝德福德郡（Bedfordshire），并迅速对科学技术产生了浓厚的兴趣。上贝德福德学校后，他搬到了达勒姆大学，由于对橄榄球的热爱，选择了科林伍德学院。他于2018年毕业于自然科学，专门从事数学和物理学。 尽管选择黑洞热力学作为他的论文的主题，但他还是接触了量子计算和量子光学器件，随着他对网络安全的理解，这很快成为了关键的兴趣。 毕业后，他短暂地担任BAE系统应用情报（现已数字情报）的计算机程序员，然后于2019年9月加入皇家海军，担任军官学员，培训成为武器工程师。 在HMS Wales和HMS Defender上进行了短暂的作业，并在HMS Collingwood进行了进一步的培训，他于2022年5月加入HMS Duncan担任武器部门官员（WSO）。。他于2018年毕业于自然科学，专门从事数学和物理学。尽管选择黑洞热力学作为他的论文的主题，但他还是接触了量子计算和量子光学器件，随着他对网络安全的理解，这很快成为了关键的兴趣。毕业后，他短暂地担任BAE系统应用情报（现已数字情报）的计算机程序员，然后于2019年9月加入皇家海军，担任军官学员，培训成为武器工程师。在HMS Wales和HMS Defender上进行了短暂的作业，并在HMS Collingwood进行了进一步的培训，他于2022年5月加入HMS Duncan担任武器部门官员（WSO）。随后，他于2023年1月继续成为通信和信息系统工程师（CISE），对目前如何配置军事通信有了很好的了解。现在的Colbeck中尉，他担任HMS Duncan董事会的副武器工程师（DWEO），并在撰写本文时，在地中海的北约北约海上2（SNMG2）中部署。 在工作之外，他继续参与对计算机编程的兴趣，在业余时间教人们以及对橄榄球的持续兴趣。 他现在与他最近在2022年12月结婚的妻子安娜贝尔（Annabel）住在萨里吉尔福德（Guildford）。。现在的Colbeck中尉，他担任HMS Duncan董事会的副武器工程师（DWEO），并在撰写本文时，在地中海的北约北约海上2（SNMG2）中部署。在工作之外，他继续参与对计算机编程的兴趣，在业余时间教人们以及对橄榄球的持续兴趣。他现在与他最近在2022年12月结婚的妻子安娜贝尔（Annabel）住在萨里吉尔福德（Guildford）。
通过学习实现高效的量子公钥加密......
量子信息在密码学中的应用可以追溯到 Wiesner [ 39 ] 的工作，他提出了第一个量子密码工具，即共轭编码。值得注意的是，共轭编码的思想仍然以不同的形式应用于许多现代量子密码协议中。然而，自从 Bennett 和 Brassard [ 6, 5 ] 提出量子密钥分发 (QKD) 之后，量子密码学获得了很大的吸引力。后来 Lo 和 Chau [ 23 ] 和 Mayers [ 26 ] 证明 QKD 在信息理论上是安全的。Shor 和 Preskill [ 36 ] 给出了一种基于纠错码的更容易理解的安全性证明。尽管从理论上讲 QKD 提供了完美的安全性，但它的实际实现并不 (并且可能不会) 完美。这意味着 QKD 实现与其他密码实现一样，容易受到旁信道攻击，例如，参见 [ 24 ]。即使我们假设 QKD 在实践中提供了完美的安全性，还有许多其他重要的加密任务，如比特承诺、多方计算和无意识传输，都无法通过密钥分发来解决。事实上，Mayers [ 25 ] 以及 Lo 和 Chau [ 22 ] 证明了无条件安全的量子比特承诺是不可能的。Colbeck [ 11 ] 后来也证明了利用量子通信进行信息理论上安全的双方计算是不可能的。如果假设对手的计算能力有限或存储空间有限，则可以保证此类方案的安全。因此，计算假设在量子密码学中仍然是必要的，而且非常重要。特别是，需要进一步研究量子公钥密码学中计算假设的必要性，而量子公钥密码学是量子密码学中越来越重要的领域。量子公钥密码学的原理与经典公钥密码学的原理非常相似。在量子公钥方案中，每个用户 A 都有一对密钥（sk A ，pk A ），其中私钥sk A 只有 A 知道，公钥pk A 由 A 发布，所有人都可以访问。密钥对由高效的密钥生成算法生成。与经典公钥方案一样，量子公钥方案也是基于陷门单向函数建模的。通俗地说，单向函数是一种易于计算但难以逆的函数。陷门单向函数是可以将某些信息k（称为陷门）与单向函数f 关联起来的函数，任何知道k 的人都可以轻松逆向f [7]。在量子设置中，f 是从私钥空间到公钥空间的映射| α ⟩7→| f α ⟩。私钥| α ⟩可以是经典状态或量子态，公钥| f α ⟩ 是量子态。量子公钥密码学的三个主要构造是公钥加密、数字签名和公钥货币。在本文中，我们重点讨论量子公钥加密。有关量子数字签名，请参阅 [ 13 ]，有关量子货币，请参阅 [ 1 , 2 , 12 ]。在公钥加密方案中，用户 B 可以使用 A 的公钥 pk A 和公共加密算法将 m 编码为密文 c，从而向 A 发送秘密消息 m。收到密文 c 后，用户 A 使用其私钥 sk A 和公共解密算法解密 c。