自古以来，人们就依赖于密码学来保护自己的秘密。密码学是一种书写和破解编码信息的艺术。在五世纪，杏耀信任度加密的信息被刻在皮革或纸上，由人类信使传递。今天，密码有助于保护我们的数字数据，因为它快速通过互联网。明天，这片土地可能会再一次飞跃;随着量子计算机的出现，密码学家正在利用物理学的力量来产生迄今为止最安全的密码。
保密的历史方法
“密码学”这个词来源于希腊语单词“kryptos”，意思是隐藏的，和“graphein”写作。密码学不是将信息从敌人的眼睛里隐藏起来，而是允许双方在看得见的地方用对方看不懂的语言交流。
要加密消息，发送方必须使用某种系统方法(称为算法)来操作内容。原始信息被称为纯文本，可能被打乱，使其字母以难以理解的顺序排列，或者每个字母可能被另一个替换。根据计算机科学速成班的说法，由此产生的胡言乱语被称为密文。
根据密码学历史中心(Center for cryptology History)的说法，在古希腊，斯巴达军队使用一种名为scytale的设备加密信息，该设备由一根缠绕在木棒上的皮条组成。解开后，条带上似乎有一串随机的字符，但如果绕着一根一定大小的木棍，这些字母就会排列成单词。这种字母变换技术被称为换位密码。
据《大西洋月刊》报道，《爱经》提到了另一种算法——替代法，建议女性学习这种方法来隐藏她们的风流韵事。为了使用替换，发送者将消息中的每个字母替换为另一个字母;例如，“A”可以变成“Z”，等等。要解密这样的消息，发送方和接收方需要就交换哪些字母达成一致，就像斯巴达士兵需要拥有同样大小的scytale一样。
第一个密码破译者
将密文转换为明文所需的特定知识(称为密钥)必须保密，杏耀的安全以确保消息的安全性。破解一个没有钥匙的密码需要很大的知识和技能。
根据《密码书》(兰登书屋，2011)的作者西蒙·辛格的说法，替代密码在公元1000年才被破解，直到阿拉伯数学家阿尔-金迪意识到它的弱点。注意到某些字母比其他字母使用得更频繁，al-Kindi能够通过分析哪些字母在密文中出现得最频繁来进行反向替换。阿拉伯学者成为世界上最重要的密码分析家，迫使密码学家调整他们的方法。
随着密码学方法的进步，密码分析人员站出来挑战它们。在这场正在进行的战斗中，最著名的小冲突之一是二战期间盟军试图破解德国谜机。恩尼格玛机使用一种替换算法对消息进行加密，其复杂密钥每天都在变化;据美国中央情报局(cia)称，密码分析师艾伦·图灵(Alan Turing)开发了一种名为“炸弹”的设备，用来跟踪谜机的设置变化。
秘密消息的发送方必须提出一种系统的方法来操纵消息的上下文，只有接收方才能破译这种方法。这种混乱的信息被称为密文。
互联网时代的密码学
在数字时代，密码学的目标是相同的:防止双方交换的信息被对手窃取。计算机科学家经常称这两方为“爱丽丝和鲍勃”，这是1978年一篇描述数字加密方法的文章中首次引入的虚构实体。爱丽丝和鲍勃经常被一个叫“夏娃”的讨厌的窃听者骚扰。
各种应用程序都使用加密技术来保护我们的数据安全，包括信用卡号码、医疗记录和比特币等加密货币。比特币背后的技术区块链通过一个分布式网络连接了数十万台电脑，并使用加密技术保护每个用户的身份，并对他们的交易进行永久记录。
计算机网络的出现带来了一个新问题:如果Alice和Bob位于地球的两端，他们如何在不被Eve窃取的情况下共享密钥?Khan学院认为，公钥密码术是一种解决方案。该方案利用了单向函数——在没有关键信息的情况下，数学运算容易执行，但很难逆转。爱丽丝和鲍勃在伊芙警惕的注视下交换了密文和公钥，但各自都保留了私钥。通过将两个私钥都应用于密文，这对密钥就可以得到一个共享的解决方案。与此同时，伊芙努力破译他们稀疏的线索。
一种广泛使用的公钥加密形式RSA加密利用了质因数分解的棘手本质——找到两个相乘的质数，从而给出一个特定的解决方案。两个质数相乘根本不需要时间，
杏耀介绍 ，但即使是地球上速度最快的计算机，也可能需要数百年才能逆转这一过程。爱丽丝选择了两个数字来建立她的加密密钥，让伊芙艰难地挖掘这些数字，这是徒劳的任务。
量子跃迁
为了寻找一种牢不可破的密码，今天的密码学家正在研究量子物理学。量子物理学在非常小的尺度上描述了物质的奇怪行为。就像薛定谔著名的猫一样，亚原子粒子同时存在于许多状态中。但当盒子被打开时，这些粒子就会瞬间进入一种可观察的状态。在20世纪70年代和80年代，物理学家开始使用这种时髦的特性来加密秘密信息，这种方法现在被称为“量子密钥分发”。
正如密钥可以用字节编码一样，物理学家现在也用粒子(通常是光子)的特性来编码密钥。一个邪恶的窃听者必须测量粒子来窃取密钥，但是任何这样做的尝试都会改变光子的行为，从而提醒爱丽丝和鲍勃注意安全漏洞。据《连线》报道，这个内置的报警系统使得量子密钥分发“可证明是安全的”。
量子密钥可以通过光纤进行长距离的交换，但在20世纪90年代，另一种分布方式引起了物理学家的兴趣。该技术由阿图尔·埃克特(Artur Ekert)提出，由于一种称为“量子纠缠”的现象，该技术允许两个光子进行远距离通信。
“(纠缠的)量子物体具有这种神奇的特性，如果你把它们分开，即使相隔数百英里，它们也能感觉到彼此，”埃克特说。埃克特现在是牛津大学(Oxford)教授，也是新加坡国立大学(National University of Singapore)量子技术中心(Centre for quantum Technologies)主任。纠缠粒子表现为一个单元，爱丽丝和鲍勃可以通过在两端测量来制作一个共享密钥。如果窃听者试图拦截密钥，粒子就会发生反应，测量值也会发生变化。
量子密码学不仅仅是一个抽象的概念;据《大众科学》报道，2004年，研究人员通过纠缠光子将3000欧元转入银行账户。据《新科学家》杂志报道，2017年，研究人员从“墨子号”卫星向地球发射了两个纠缠光子，保持了超过创纪录的747英里(1203公里)的连接。目前，许多公司都在为商业应用开发量子密码技术，并取得了一些成功。
为了保证网络安全的未来，他们也可能在与时间赛跑。
“如果有量子计算机，现有的加密系统，包括那些支持加密货币的系统，将不再安全，”Ekert告诉Live Science。“我们不知道它们具体什么时候建成——我们最好现在就开始做些什么。”
