第161章 劃時代的
他點開郵件,只有一個附件:《基於顧—辛流型的抗量子密碼框架:從弗洛爾同調到不可破解的密鑰系統》。
傅道野愣了幾秒。
他還以為肖宿發郵件是回復他之前給肖宿提的幾個他們的實驗難點,竟然是一個全新的密碼框架?
他點開附件。
第一頁,標題。
第二頁,摘要。
他的目光在摘要上停住了。
「本文提出一類全新的抗量子密碼構造方案……安全性基於辛幾何與湍流理論的深層聯繫……三層獨立的安全防護……任何破解該系統的算法,都將意味著在湍流模擬或量子過程層析上取得根本性突破……」
傅道野的呼吸都慢了下來。
他往下翻。
引言部分,肖宿用很短的篇幅回顧了現有方案的局限性:
「……這些方案的共同問題是,它們的安全性依賴於某些具體數學問題的計算困難性假設。這些假設本身未經嚴格證明,且在量子計算時代面臨根本性挑戰。本文試圖提出一種新的思路:將安全性的基礎從『計算複雜性假設』轉移到『物理事實』之上……」
物理事實。
傅道野腦子裡閃過老師丁克林說過的那句話:「真正的安全,應該像物理定律一樣,不依賴於任何假設。」
肖宿這是……直接把這個想法變成了數學?
他繼續往下翻。
第二部分,辛幾何預備知識。
肖宿用極簡練的語言介紹了辛流形、拉格朗日子流形、弗洛爾同調等概念。
每一個概念下面都有腳註,解釋它們在密碼學語境中的具體含義。
第三部分,核心構造。
這是整個論文的靈魂。
傅道野讀著讀著,手開始抖。
不是因為看不懂,雖然他確實有很多地方沒看懂,但是他看懂了的那部分,那已經足夠讓他震驚了。
肖宿提出的這個框架,不是在現有密碼學範式上修修補補,而是直接換了一個新的賽道。
現有的所有抗量子密碼方案,無論是格密碼、編碼密碼還是多變量密碼,都是在問:「這個問題難不難?」
肖宿在問的是:「這個問題有沒有可能不難?」
然後他用數學證明:在某些精心構造的幾何結構上,這個問題就是不可能不難的。
因為它等價於計算弗洛爾同調,而弗洛爾同調在某些情況下是不可計算的。
所以某些問題天生就是難的,哪怕再強大的算力也攻不破。
傅道野深吸一口氣,把論文拉到開頭,從頭再看一遍。
這一次,他看得更慢。
當看到第四部分「安全性分析」時,他的眼睛瞪得老大。
三層防護:
第一層,量子態區分的資訊理論下界。
要區分兩個非正交的量子態,需要的測量次數隨著系統的複雜度指數增長。肖宿的設計里,攻擊者面對的就是這種「不可區分」的量子態。
第二層,量子過程層析的指數困難。
要完全確定一個未知的量子信道,需要的測量次數隨系統大小指數增長。而肖宿設計的演化算符U_t,恰好屬於「最壞情況」類,沒有結構可以利用。
第三層,量子混沌系統的不可模擬性。
這部分肖宿用了湍流理論中的能量級聯模型,論證了在具有多尺度結構的哈密頓系統上,逆向時間演化的複雜度和模擬湍流一樣,是指數級的。
三層防護,每一層都是公認的硬骨頭。
想要攻破這個系統,等於要同時解決量子態區分、量子過程層析和量子混沌模擬這三個問題。
而這三個問題,每一個都足夠讓一個天才耗費一生。
傅道野看完這一部分,靠在椅背上,腦子裡一片空白。
窗外的天依舊還是灰濛濛的。
他看了一眼時間:早上九點二十三分。
他居然看了兩個多小時。
而且才看完一半。
他猛地站起來,抓起筆記本電腦,衝出了辦公室。
走廊里空蕩蕩的,只有應急燈發出的慘白的光。
他三步並作兩步衝到樓梯口,大跨步下到一樓,穿過一樓大廳,直奔旁邊那棟灰磚小樓中丁克林的辦公室所在。
他甚至來不及敲門就直接推門進去了。
丁克林正坐在辦公桌後,手裡拿著一份列印稿。
聽到響聲,他抬起頭,臉上帶著疲憊和焦慮。
「道野?」他愣了一下,「你怎麼……」
「老師,」傅道野打斷他,把筆記本電腦往桌上一放,「您看看這個。」
丁克林皺了皺眉:「什麼東西這麼急?我這兒正看材料呢。劉炎青剛打來電話,說國外那幾篇新論文他都看了,問咱們這邊有沒有進展。我正愁怎麼回他……」
「老師,您先看看這個。」傅道野把屏幕轉過去,指著肖宿的郵件,「肖宿發的。」
丁克林的目光落在屏幕上。
「《基於顧—辛流型的抗量子密碼框架:從弗洛爾同調到不可破解的密鑰系統》……」
他往下掃了幾行,眉頭漸漸皺起來,又漸漸舒展開。
不一會兒,他的兩隻眼睛瞪得越來越大。
他把眼鏡取下來,用衣袖仔細擦了又擦,視線死死的盯著屏幕
傅道野站在旁邊,看著老師臉上的表情從疲憊變成專注,從專注變成震驚,從震驚變成……一種說不清的神色。
「道野,」丁克林終於開口,聲音有些沙啞,「你看懂了多少?」
「大概……三分之一?」
傅道野老實回答,「很多幾何的部分我不熟,得慢慢消化。但核心思路我看懂了。老師,這個框架如果真的可行——」
「不是『如果』。」
丁克林打斷他,指著屏幕上的一處推導,「你看這裡,他把安全性歸約到弗洛爾同調的計算。弗洛爾同調這個東西,在辛幾何里是出了名的難算。他甚至給出了一個具體的構造,用Arnold擴散模型來模擬湍流的多尺度結構。這個構造在數學上是自洽的,在物理上也是可實現的。」
他頓了頓,聲音裡帶著一絲顫抖:「道野,如果這個框架成立,那我們國家就能擁有自己的抗量子密碼系統了。而且是遠超國外的。」
傅道野愣住。
丁克林點點頭,站起身,走了兩步,甚至情不自禁的跺了跺腳。
「太好了,太好了,如果這個框架能夠落地,對於咱們密碼學將是劃時代的,咱們華國將會成為國際領頭人,還是別人拍馬也趕不上的。」
傅道野兩眼發光,被丁克林的激動所感染,語氣不由自主的變得急迫:「老師,那我們應該儘快對論文裡的理論和算法進行驗算評審啊。」
「對對對,需要驗證。這個理論實在太大了,需要最頂尖的數學家、密碼學家、物理學家一起驗證。」
他轉過身,看著傅道野,「但這個框架的價值,已經不需要驗證了。它的思路本身,就是劃時代的。」
傅道野愣了幾秒。
他還以為肖宿發郵件是回復他之前給肖宿提的幾個他們的實驗難點,竟然是一個全新的密碼框架?
他點開附件。
第一頁,標題。
第二頁,摘要。
他的目光在摘要上停住了。
「本文提出一類全新的抗量子密碼構造方案……安全性基於辛幾何與湍流理論的深層聯繫……三層獨立的安全防護……任何破解該系統的算法,都將意味著在湍流模擬或量子過程層析上取得根本性突破……」
傅道野的呼吸都慢了下來。
他往下翻。
引言部分,肖宿用很短的篇幅回顧了現有方案的局限性:
「……這些方案的共同問題是,它們的安全性依賴於某些具體數學問題的計算困難性假設。這些假設本身未經嚴格證明,且在量子計算時代面臨根本性挑戰。本文試圖提出一種新的思路:將安全性的基礎從『計算複雜性假設』轉移到『物理事實』之上……」
物理事實。
傅道野腦子裡閃過老師丁克林說過的那句話:「真正的安全,應該像物理定律一樣,不依賴於任何假設。」
肖宿這是……直接把這個想法變成了數學?
他繼續往下翻。
第二部分,辛幾何預備知識。
肖宿用極簡練的語言介紹了辛流形、拉格朗日子流形、弗洛爾同調等概念。
每一個概念下面都有腳註,解釋它們在密碼學語境中的具體含義。
第三部分,核心構造。
這是整個論文的靈魂。
傅道野讀著讀著,手開始抖。
不是因為看不懂,雖然他確實有很多地方沒看懂,但是他看懂了的那部分,那已經足夠讓他震驚了。
肖宿提出的這個框架,不是在現有密碼學範式上修修補補,而是直接換了一個新的賽道。
現有的所有抗量子密碼方案,無論是格密碼、編碼密碼還是多變量密碼,都是在問:「這個問題難不難?」
肖宿在問的是:「這個問題有沒有可能不難?」
然後他用數學證明:在某些精心構造的幾何結構上,這個問題就是不可能不難的。
因為它等價於計算弗洛爾同調,而弗洛爾同調在某些情況下是不可計算的。
所以某些問題天生就是難的,哪怕再強大的算力也攻不破。
傅道野深吸一口氣,把論文拉到開頭,從頭再看一遍。
這一次,他看得更慢。
當看到第四部分「安全性分析」時,他的眼睛瞪得老大。
三層防護:
第一層,量子態區分的資訊理論下界。
要區分兩個非正交的量子態,需要的測量次數隨著系統的複雜度指數增長。肖宿的設計里,攻擊者面對的就是這種「不可區分」的量子態。
第二層,量子過程層析的指數困難。
要完全確定一個未知的量子信道,需要的測量次數隨系統大小指數增長。而肖宿設計的演化算符U_t,恰好屬於「最壞情況」類,沒有結構可以利用。
第三層,量子混沌系統的不可模擬性。
這部分肖宿用了湍流理論中的能量級聯模型,論證了在具有多尺度結構的哈密頓系統上,逆向時間演化的複雜度和模擬湍流一樣,是指數級的。
三層防護,每一層都是公認的硬骨頭。
想要攻破這個系統,等於要同時解決量子態區分、量子過程層析和量子混沌模擬這三個問題。
而這三個問題,每一個都足夠讓一個天才耗費一生。
傅道野看完這一部分,靠在椅背上,腦子裡一片空白。
窗外的天依舊還是灰濛濛的。
他看了一眼時間:早上九點二十三分。
他居然看了兩個多小時。
而且才看完一半。
他猛地站起來,抓起筆記本電腦,衝出了辦公室。
走廊里空蕩蕩的,只有應急燈發出的慘白的光。
他三步並作兩步衝到樓梯口,大跨步下到一樓,穿過一樓大廳,直奔旁邊那棟灰磚小樓中丁克林的辦公室所在。
他甚至來不及敲門就直接推門進去了。
丁克林正坐在辦公桌後,手裡拿著一份列印稿。
聽到響聲,他抬起頭,臉上帶著疲憊和焦慮。
「道野?」他愣了一下,「你怎麼……」
「老師,」傅道野打斷他,把筆記本電腦往桌上一放,「您看看這個。」
丁克林皺了皺眉:「什麼東西這麼急?我這兒正看材料呢。劉炎青剛打來電話,說國外那幾篇新論文他都看了,問咱們這邊有沒有進展。我正愁怎麼回他……」
「老師,您先看看這個。」傅道野把屏幕轉過去,指著肖宿的郵件,「肖宿發的。」
丁克林的目光落在屏幕上。
「《基於顧—辛流型的抗量子密碼框架:從弗洛爾同調到不可破解的密鑰系統》……」
他往下掃了幾行,眉頭漸漸皺起來,又漸漸舒展開。
不一會兒,他的兩隻眼睛瞪得越來越大。
他把眼鏡取下來,用衣袖仔細擦了又擦,視線死死的盯著屏幕
傅道野站在旁邊,看著老師臉上的表情從疲憊變成專注,從專注變成震驚,從震驚變成……一種說不清的神色。
「道野,」丁克林終於開口,聲音有些沙啞,「你看懂了多少?」
「大概……三分之一?」
傅道野老實回答,「很多幾何的部分我不熟,得慢慢消化。但核心思路我看懂了。老師,這個框架如果真的可行——」
「不是『如果』。」
丁克林打斷他,指著屏幕上的一處推導,「你看這裡,他把安全性歸約到弗洛爾同調的計算。弗洛爾同調這個東西,在辛幾何里是出了名的難算。他甚至給出了一個具體的構造,用Arnold擴散模型來模擬湍流的多尺度結構。這個構造在數學上是自洽的,在物理上也是可實現的。」
他頓了頓,聲音裡帶著一絲顫抖:「道野,如果這個框架成立,那我們國家就能擁有自己的抗量子密碼系統了。而且是遠超國外的。」
傅道野愣住。
丁克林點點頭,站起身,走了兩步,甚至情不自禁的跺了跺腳。
「太好了,太好了,如果這個框架能夠落地,對於咱們密碼學將是劃時代的,咱們華國將會成為國際領頭人,還是別人拍馬也趕不上的。」
傅道野兩眼發光,被丁克林的激動所感染,語氣不由自主的變得急迫:「老師,那我們應該儘快對論文裡的理論和算法進行驗算評審啊。」
「對對對,需要驗證。這個理論實在太大了,需要最頂尖的數學家、密碼學家、物理學家一起驗證。」
他轉過身,看著傅道野,「但這個框架的價值,已經不需要驗證了。它的思路本身,就是劃時代的。」