中科大基于设备无关的量子随机数信标实现零知识证明

零知识证明(ZKP)是一种加密工具，允许在互不信任的各方之间验证有效性，而无需透露额外信息。

非交互式零知识证明(NIZKP)是 ZKP 的变体，具有不需要多次信息交换的特点。因此，NIZKP广泛应用于数字签名、区块链、身份认证等领域。

由于很难实现真正的随机数生成器，因此通常使用确定性伪随机数算法作为替代。然而，这种方法存在潜在的安全漏洞。因此，如何获得真实的随机数就成为提高NIZKP安全性的关键。

中国科学技术大学潘建伟教授、张强教授带领的研究团队与其他院所的研究团队合作，实现了一套与设备无关的随机数信标公共服务量子随机数生成器作为熵源，后量子密码学作为身份认证。

该研究成果于11月2日发表在《国家科学院院刊》(PNAS)上。

研究人员构建了基于设备无关的量子随机数生成器(DIQRNG)的信标公共服务系统。系统可以将生成的随机数实时向公众广播，保证随机数在广播过程中的安全。

为了保证广播过程的安全，研究人员采用了可以抵抗量子攻击的量子安全签名算法。该算法保证了随机数在传输过程中的完整性和真实性。

通过利用从 DIQRNG 接收到的随机数，研究团队构建并实验验证了更安全的 NIZKP 协议。新协议能够消除潜在的安全隐患，进一步提高NIZKP的安全性。

该研究首次将量子非局域性、量子安全算法和零知识证明三个不同领域结合起来，显着提高了零知识证明的安全性，其中构建的面向公众的随机数服务在以下领域具有重要的潜在应用：密码学、彩票行业、社会福利等领域。

未来，随着量子技术的不断发展和应用，预计会出现更多基于量子力学原理的创新解决方案，这将为解决信息安全领域的挑战提供有力支撑。

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