量子通信技術核心是什麼

⑴ 實現量子通信的關鍵技術有哪些

量子通信主要由量子密鑰分配( QKD，Quantum Key Distribution)、量子隱形傳態(Quantum Teleportation)、量子安全直接通信(QSDC，Quantum Secure Direct Communication) 、量子機密共享( QSS，Quantum Secret Sharing) 等4個方面。
1、量子密鑰分配( QKD)
量子密鑰分配以量子態為信息載體，基於量子力學的測不準關系和量子不可克隆定理，通過量子信道使通信收發雙方共享密鑰，是密碼學與量子力學相結合的產物。QKD 技術在通信中並不傳輸密文，只是利用量子信道傳輸密鑰，將密鑰分配到通信雙方。
2、量子隱形傳態
量子隱形傳態(Quantum Teleportation)又稱量子遠程傳態或量子離物傳態，是利用量子糾纏的不確定特性，將某個量子的未知量子態傳送到另一個地方，然後將另一個量子制備到該量子態上，而原來的量子仍留在原處。其基本原理是利用量子糾纏對的遠程關聯，通過對其中一個糾纏量子和某一個未知量子態進行一些本地測量，實現這個未知量子態在另一個糾纏量子上再現出來。
3、量子安全直接通信(QSDC)
量子安全直接通信是指通信雙方以量子態為信息載體，基於量子力學相關原理及量子特性，利用量子信道，在通信收發雙方之間安全地、無泄漏地直接傳輸有效信息，特別是機密信息的通信技術。
4、量子機密共享(QSS)
量子機密共享是傳統的機密共享在量子通信中的運用和發展，傳統的機密共享旨在對重要的密鑰進行安全保護，使即便部分或全部密鑰被第三方竊取也難以恢復出真實的密鑰。
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⑵ 什麼是量子通信量子通信是什麼意思

以下內容關於《
什麼是量子通信? 量子通信是什麼意思
》的解答。

1.量子通信是利用量子疊加態和糾纏效應進行信息傳遞的新型通信方式，基於量子力學中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理提供了無法被竊聽和計算破解的絕對安全性保證，主要分為量子隱形傳態和量子密鑰分發兩種。
2. 量子隱形傳態基於量子糾纏對分發和貝爾態聯合測量，實現量子態的信息傳輸，其中量子態信息的測量和確定仍需要現有通信技術的輔助。
3.量子隱形傳態中的糾纏對制備、分發和測量等關鍵技術有待突破，目前處於理論研究和實驗探索階段，距離實用化尚有較大差距。

⑶ 量子通信相比於傳統通信的優點是什麼

如下：

首先，量子通信技術可以保證信息傳輸的安全性。通過這項技術，人們可以有效地實現QKD，並通過量子態的物理特性（如不可重復、不可分割和不確定）確保其安全性。由於QKD提供的是對稱密鑰，它可以使用現代密碼學演算法來獲取，從而充分揭示信息的保密性。

其次，量子通信技術還可以傳輸量子狀態，即量子態。由於其有效性，傳統的通信技術無法被取代。有了這個功能，未來可以提供量子感測器或量子計算機。

第三，量子通信技術可以增加信道的帶寬。量子混疊可以用來處理相關的信息，並且可以設計一種新的編碼技術來克服信道容量的限制。目前，在研究量子信道容量的過程中，有很多理論上的證明，如超緊湊量子編碼。量子通信技術有很多功能，主要涉及量子存儲介質，這將大大促進量子信息和通信信道的工作。

量子通信技術是最安全的人工通信技術。驚人的量子連接，但我們通常學到的東西卻完全不同。這是通信領域的一個顛覆性創新。雖然量子通信目前仍處於實驗狀態，但這並不妨礙我們對這種新的通信形式的期待。

與傳統通信技術相比，量子通信的特點和優勢在於它具有更高的時效性，更好的抗干擾性，更可靠的保密性，以及要求更低的噪音。量子通信線路的延遲幾乎為零，信息傳輸率高，過程可用性高；量子通信、信息傳輸和大眾傳媒之間的通信不受空間環境的影響，具有良好的抗噪性。

⑷ 潘建偉《自然》發文：量子通信技術大規模應用已成熟

北京時間1月7日凌晨，中國科學技術大學潘建偉團隊在《自然》雜志上發表了題為「跨越4600公里的天地一體化量子通信網路」的論文，驗證了廣域量子保密通信技術在實際應用中的條件已初步成熟。

中國科學技術大學教授潘建偉表示：「我們的工作表明，量子通信技術對於大規模的實際應用已經足夠成熟。類似地，如果把來自不同國家的國家量子網路合並在一起，並且如果大學，機構和公司聚集在一起以標准化相關協議、硬體等，則可以建立全球量子通信網路。」

全球首個天地一體化量子通信網路

研究團隊在量子保密通信京滬干線與「墨子號」量子衛星成功對接的基礎上，構建了世界上首個集成700多條地面光纖量子密鑰分發(QKD)鏈路和兩個星地自由空間高速QKD鏈路的廣域量子通信網路，實現了地面跨度4600公里的星地一體的大范圍、多用戶量子密鑰分發，並進行了長達兩年多的穩定性和安全性測試、標准化研究以及政務金融電力等不同領域的應用示範。

這項研究成果由潘建偉及其同事陳宇翱、彭承志等與中國科學院上海技術物理研究所王建宇研究組、濟南量子技術研究院及中國有線電視網路有限公司合作。

「論文是對上述成果的一個系統性總結，證明了廣域量子保密通信技術在實際應用中的條件已初步成熟。我國科研人員通過構建天地一體化廣域量子保密通信網路的雛形，為未來實現覆蓋全球的量子保密通信網路奠定了科學與技術基礎。」中國科學技術大學在官方網站上稱。

盡管研究論文是一項總結性的工作，但是意義重大。自「墨子號」量子衛星於2016年8月發射以來，研究團隊在優化地面站接收光學系統、提高QKD發射系統時鍾頻率並應用更高效QKD協議的基礎上，實現了衛星對地面站的高速量子密鑰分發，生成速率比之前的工作高出約40倍；研究團隊還成功地將衛星與地面的安全成碼距離從1200公里拓展到2000公里，相應的地面站俯仰角跨度可達170 ，幾乎可覆蓋整個天空。

與傳統的加密不同，量子通信被認為是不可破解的，因此銀行，電網和其他部門的安全信息傳輸的未來。量子通信的核心是量子密鑰分發（QKD），它使用粒子的量子狀態（例如光子）形成一串加密字元串或者密鑰，在發送方和接收方之間進行的任何竊聽都會更改此字元串或密鑰，並立即引起注意。

目前普遍的QKD技術使用光纖進行數百公里的傳輸，具有很高的穩定性，但對通信信道損耗很大；而利用衛星和地面站之間的自由空間進行千公里級別的傳輸，將地面光纖和自由空間結合，可以實現大規模、全覆蓋的全球化量子通信網路。

根據中國科學技術大學介紹，按通信信道的不同，量子密鑰分發主要有光纖和自由空間兩種實現方式。光纖QKD技術的信道穩定性較好，可以實現基本恆定的安全碼率，在城域城際范圍內可以方便的連接到千家萬戶；在超遠距離、移動目標、島嶼和駐外機構等光纖資源受限的場景，可以通過衛星中轉的自由空間信道連接。

量子通信網路已接入多個行業領域

2017年9月底正式開通的量子保密通信京滬干線，總長超過2000公里，覆蓋四省三市共32個節點，是目前世界上最遠距離的基於可信中繼方案的量子安全密鑰分發干線。研究團隊攻關了高速量子密鑰分發、高速高效率單光子探測、可信中繼傳輸和大規模量子網路管控監控等系列工程化實現的關鍵技術。建成後，開展了長達兩年多的相關技術驗證和應用示範以及大量的穩定性測試、安全性測試及相關標准化研究，同時京滬干線網路的密鑰分發量可以支持1.2萬以上用戶同時使用。

目前該天地一體化量子通信網路已經接入包括金融、電力、政務等150多家行業用戶。2019年初，國家電網有限公司基於該網路，建立了跨越2600公里的量子密鑰分發信道，實現了電力通信數據加密傳輸，首次從工程上檢驗了星地量子通信開展實際業務的可行性。

「本工作發展的相關技術也為量子通信系統小型化、低成本、國產化奠定了基礎。」中國科學技術大學方面表示，「最近團隊成功研製了重量約百公斤的小型地面站，實現了與墨子號的星地量子密鑰分發實驗，和國際多個地面站的進行了星地量子密鑰分發實驗，未來有望進一步做到可單人搬運；同時，在保證密鑰分發速率的前提下已經成功研製幾十公斤的小型化空間量子密鑰分發載荷，這些成果也為形成衛星量子通信國際技術標准奠定了基礎。」

根據《自然》論文，未來該團隊將與來自奧地利、義大利、俄羅斯和加拿大的國際合作夥伴進一步擴大在中國的網路。他們還將致力於開發小型、經濟高效的QKD衛星和地面接收器，以及中高地球軌道衛星，以實現空前的萬公里級QKD傳輸。

另據中國科學技術大學介紹，在天地一體化量子通信網路大量測試結果及標准化研究的基礎上，全球三大標准化組織之一ISO/IEC正在基於京滬干線的實踐編制國際標准《QKD安全要求、測試與評估方法》，另一國際組織ITU也正基於京滬干線的建設模式起草可信中繼安全要求、QKD網路功能架構等國際標准。

⑸ 量子力學20：量子通信究竟是什麼

怎麼才能把量子力學的神奇性質應用到日常生活中，科學家可謂是煞費苦心。當然原則上只要用到原子的東西，像原子鍾、激光、半導體晶元這些應用，都默默地用到了量子力學 —— 但它們並不叫「量子鍾」「量子光」「量子晶元」，因為它們沒有直接使用像量子糾纏那樣的性質。對比之下，民間流行的那些打著量子旗號的神秘產品，什麼量子波動速讀、量子鞋墊、量子掛墜，全都是偽科學。

你要知道制備一對相乾的光子在技術上有多難，就不會相信那些東西了。量子力學中有個技術叫「量子隱形傳態（Quantum teleportation）」，原則上可以把一個量子態完美地復制到遙遠的地方而不需要時間。有人據此說量子技術可以像《星際迷航（Star Trek）》電影里那樣，把一個人瞬間隔空傳輸到另一個城市，這也是胡說。你要知道，量子隱形傳態現在最多隻能傳遞幾個粒子 —— 的量子態 —— 而不是物質本身，而且它本質上就是量子糾纏，並不能做到超光速的信息傳遞。

而在中國引起強烈關注的「量子通信」，則是一個真技術。因為中國在量子通信上的領先地位，有人說量子通信能改變世界，甚至是「第四次工業革命」的一部分 —— 但是也有人認為量子通信沒啥用。我看很多爭論是因為人們不了解原理胡亂猜，這一講我們來看看量子通信的底層原理，相信你自己就能做出判斷。

這裡面有個精妙的想法。

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量子通信要用到量子糾纏，而我們已經一再強調，量子糾纏本身並不能傳遞信息。我們設想有一對糾纏的光子，分開很遠，兩個人各自測量一個。根據約定俗成的習慣，他們一個叫愛麗絲（Alice），一個叫鮑勃（Bob）。愛麗絲和鮑勃選定了一個共同的空間方向，0 度角，一起測量各自光子的偏振態。

光子原本是處於「水平」和「垂直」兩種偏振的疊加態，而根據「鬼魅般的超距作用」，任何一個人的測量，都會讓兩個光子的波函數一起坍縮。如果愛麗絲測量到自己這個光子是處於水平態，她立即就可以得知，鮑勃那邊測量的也是水平態。而你知道愛麗絲並不能用這個方法向鮑勃傳遞信息，因為她無法控制測量結果！水平態還是垂直態的結果是完全隨機的，兩人只是共同收聽了一個信息，就好像他們都看到世界盃現場直播進球了，但是進球這個信息不是他倆能決定的。

但是這個共同收聽到的信息也很有用，可以用來做密碼本。只要愛麗絲不斷地製造糾纏光子對，自己記錄一個鮑勃記錄一個，水平態就記為「0」、垂直就是「1」，兩人就有了一大串共同的、而且是隨機的「0100011001111……」這樣的字元。做一個簡單的轉換，這段字元就可以代表比如說 [1]「把這個字母向前走4位、向前走6位、向前走7位……」這么一個加密解密操作，這就是兩人共同的密碼本。

有了密碼本，愛麗絲就可以把自己想說的話按照這個操作加密。她再通過普通的渠道，比如說發微信或者發郵件，把加密的信息傳遞給鮑勃，鮑勃收到再用同一個密碼本解密。因為密碼本中的操作是完全隨機的，而且二人只用一次，這就是一次絕對不可能被破譯的保密通信。

密碼本是「收聽」來的，量子糾纏只允許收聽，真正的消息需要另外的、傳統的、不超光速的方式傳遞，這一點非常重要。這就是量子通信的核心思想。 量子通信是個收聽密碼本 —— 而不是傳遞消息 —— 的方法，學術上叫做「量子密鑰分發」。

但是實際操作不能這么簡單，因為鮑勃無法確認它收到的光子是不是跟愛麗絲糾纏的。他們還需要一個驗證機制。

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最早的量子密碼分發協議是1984年查爾斯·貝內特（Charles Bennett）和吉勒·布拉薩（Gilles Brassard）發明的，現在叫「BB84協議」。我們這里說一個牛津大學亞瑟·埃克特（Artur Ekert）1991 年發明的協議，叫「E91」，其實所有這些協議的本質都差不多。

為了驗證糾纏，愛麗絲和鮑勃要時不時地改變一下測量方式。本來兩個人都是在 0 度方向上測量光子的偏振，現在愛麗絲要隨機地選擇一些時候，在比如說向右偏轉 30 度的方向上測量，鮑勃則是隨機地選擇一些時候在向左偏 30 度的方向上測量。這就相當於我們前面說的「戴眼鏡觀察乒乓球」，我們知道，只要二人中有一個人偏轉了，他們的測量結果就對不上。

對不上沒關系，愛麗絲可以跟鮑勃打個電話，告訴他，自己只在比如說第 1、2、5、8、9、11、12、13、17、……這些次的的測量用的是 0 度角，其他時候用的是右偏 30 度；鮑勃則告訴愛麗絲，自己只有在第 2、3、4、6、8、10、11、12、16、17、……這些次的測量用的是 0 度角，其他時候用的是左偏 30 度角。不管怎麼隨機，總會有一些時候，兩人用的都是 0 度角，那些測量還是能對上的。這么一比對，兩人知道，第 2、8、11、12、17 這些次的測量，兩人都是用的 0 度角，他們的讀數應該是一樣的 —— 這些讀數就是共同的密碼本。

這么做的好處是能驗證量子糾纏，而且不怕竊聽。

愛麗絲跟鮑勃打的這個電話是不怕竊聽的，哪怕公開都沒關系。這是因為兩人這里交流的只是觀測位置，而不是觀測結果，觀測結果只有二人自己知道。

那二人使用的那個量子糾纏的光子，會不會被人 —— 按照習俗這個人叫伊芙（Eve）—— 給攔截了呢？攔截了也就攔截了。光子一旦遭遇攔截就被吸收了，信號中斷，而任何通信都有可能被敵人阻斷，這沒辦法。真正需要擔心的是伊芙會不會一邊攔下愛麗絲發來的光子，一邊給鮑勃發一串「假」光子，讓鮑勃不知道信號已經被第三方復制了，這也就是「竊聽」。

但是伊芙發射的光子不會跟愛麗絲的光子糾纏！只有來自同一個源的兩個光子才能糾纏。只要鮑勃和愛麗絲確保兩人收到的光子是糾纏的，他們就知道沒有被竊聽。那他們怎麼知道呢？

那當然是貝爾定理。兩人可以隨時比對一下在二人都使用了偏轉角度測量的時候，那些測量結果的協調程度，是否違反了貝爾不等式，就知道有沒有量子糾纏了。

這就是量子通信的好處：它不可能被竊聽，具有絕對的保密性。

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要在技術上實現這一切，特別是遠距離傳輸保持糾纏態而沒有發生退相乾的光子，是非常困難的。美國國防部高級研究計劃局（DARPA）資助，在 2004 到 2007 年之間，哈佛大學和波士頓大學等地連接起來，建成了一個量子通信網路。歐洲在 2008 年、中國在 2009 年都建成了量子通信網路。特別是中國科大潘建偉的組做成了世界最長的量子通信線路，而且還實現了衛星傳遞，可以說是世界最強。

但你要說量子通信是像人類發明蒸汽機、電力、計算機一樣的「第四次工業革命」，能改變世界，那我看就是言過其實了。量子通信解決的問題僅僅是保密而已。信息的加密解密在 歷史 上曾經起到過重要作用，二戰時候動不動就是英國破解了德軍密碼、美國破解日軍密碼的故事，但是今天，密碼並不是問題。

今天的人們使用數學家發明的「公共密鑰」，並不需要專門傳遞一個什麼密碼本。你聽說過現代有什麼破譯了密碼的事情嗎？公共密鑰體系是一套軟體，但是是一個非常安全的系統，因為它依靠的是數學！現在你讓一個本來就十分安全的東西變得絕對安全，這叫改變世界嗎？

現代真實場景中的泄密可以發生在各個環節，最常見的還是間諜、是人犯了錯誤、是人的疏忽，而不是技術問題。加密技術是保密環節的長板，而不是短板。

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很多人推崇量子通信是因為公共密鑰體系有可能會被「量子計算」給破解掉。現在最廣泛使用的公共密鑰叫「RSA」，這個系統之所以安全，是因為它是基於兩個超大質數的乘積。把大數字相乘，這個運算對計算機很容易，但是有了乘積讓你把它分解成那兩個大質數，對現有的「經典」計算機非常困難 —— 加密容易解密難，靠的就是這一點。但是即將出現的量子計算機，又恰好特別擅長分解質因數，那這不正好用來解密嗎？

所以這個邏輯是量子計算機將是現有加密方法的威脅，而為了應對這個威脅，我們必須拋棄 RSA 體系，使用量子通信，確保絕對的保密。

也就是說，量子計算可能會改變世界，量子通信的作用是確保世界不被改變。

但是這個邏輯也是不成立的。根據最樂觀的估計，量子計算的確有可能在五年之內威脅到 RSA 的安全性。可是數學家並不是只有 RSA 這一種加密方法！有很多加密方法即使在理論上，也不怕量子計算機。「後量子時代」的加密演算法已經出來了，美國國家標准技術研究所（NIST）正在評估的，就有 69 種 [2]。

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劃重點：

注釋

[1] 我用了一個最簡單的辦法，每四位數轉換成一個十進制數字：0100 = 4，0110 = 6，……其實什麼方法都可以。

[2] Karen Martin, Waiting for quantum computing: Why encryption has nothing to worry about, https://techbeacon.com/security/waiting-quantum-computing-why-encryption-has-nothing-worry-about

⑹ 「量子通信」的原理及其意義是

量子通信（Quantum
Teleportation）是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。
量子通信是經典資訊理論和量子力學相結合的一門新興交叉學科，與成熟的通信技術相比，量子通信具有巨大的優越性，具有保密性強、大容量、遠距離傳輸等特點，是21世紀國際量子物理和信息科學的研究熱點。
量子通信是20世紀80年代開始發展起來的新型交叉學科，是量子論和資訊理論相結合的新的研究領域。量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠程傳態和量子密集編碼等，21世紀初，這門學科已逐步從理論走向實驗，並向實用化發展。
量子通信又稱量子隱形傳送（QuantumTeleportation），「teleportation」一詞是指一種無影無蹤的傳送過程。量子通信是由量子態攜帶信息的通信方式，它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實現保密通信過程。量子通信是一種全新通信方式，它傳輸的不再是經典信息而是量子態攜帶的量子信息，是未來量子通信網路的核心要素。
按照常理，信息的傳播需要載體，而量子通信是不需要載體的信息傳遞。從物理學角度，可以這樣來想像隱形傳送的過程：先提取原物的所有信息，然後將這些信息傳送到接收地點，接收者依據這些信息，選取與構成原物完全相同的基本單元（如：原子），製造出原物完美的復製品。量子隱形傳送所傳輸的是量子信息，它是量子通信最基本的過程。人們基於這個過程提出了實現量子網際網路的構想。量子網際網路是用量子通道來聯絡許多量子處理器，它可以同時實現量子信息的傳輸和處理。相比於經典網際網路，量子網際網路具有安全保密特性，可實現多端的分布計算，有效地降低通信復雜度等一系列優點。

⑺ 什麼是量子通信技術

據報道，量子通信是利用量子力學原理對量子態進行操控的一種通信形式，可以有效解決信息安全問題，近年來，隨著量子的各種奇妙特性被科學家不斷認識，實用的新技術也被逐漸開發出來，量子通信就是其中之一。

雖然在全球量子通信競賽中，中國起步並非最早，但是在科學家們的不懈努力下，目前中國在量子通信領域已經實現了「彎道超車」。

⑻ 號稱「絕對安全」的量子通信到底是什麼

世界互聯網大會正在烏鎮辦得如火如荼，《北京日報》的一篇報道稱北京有望明年用上量子通信網，稱量子通信技術「可以保證無條件安全的信息安全和溝通」，換句話說，「無條件安全」指的就是「絕對安全」。

不過可惜的是，這篇報道寫得非常混亂，標題說的是量子通信，裡面一大半卻在說量子計算機，而且很多地方說得驢唇不對馬嘴。量子通信和量子計算機盡管都是建立在量子物理的基礎上，但它們其實是完全不同的兩種技術，就像同一片土裡長出的土豆和玉米一樣，硬要放在一起說簡直是添亂。那麼量子通信到底是怎麼一回事？所謂「絕對安全」到底是真的還是吹的呢？

有沒有絕對安全的密碼？

聽到「絕對」兩個字，大部分人都會覺得不靠譜，世界上哪有什麼絕對的事呢？答案恐怕出乎意料，絕對安全（即無條件安全）的密碼是存在的，而且是早在100多年前就已經存在的，這種密碼叫做「一次性密碼本」（one-time pad，簡稱OTP）。

OTP為什麼這么神奇？其實OTP的原理非常簡單，首先我們將要加密的明文編碼成二進制序列，然後我們生成一串和明文長度一樣的完全隨機二進制序列作為密鑰，將明文和密鑰做異或（XOR）運算就得到了密文，而接收者用密文和密鑰再做一次異或運算就能夠還原出明文。

就這么簡單？對，就這么簡單。開玩笑，這種東西會是絕對安全的？沒錯，絕對。因為密鑰是完全隨機的，而且和明文長度一樣，這就意味著密鑰空間和明文空間的大小是相等的。換句話說，如果攻擊者用窮舉法窮舉了所有可能的密鑰，就相當於窮舉了所有可能的明文，而攻擊者無法從所有的可能性中判斷出哪一個才是發送者所要發送的明文，因此窮舉對於OTP來說是毫無意義的。

上面的解釋有點繞？我們舉個例子。假設發送者要加密的明文是12345，攻擊者在不知道密鑰的情況下進行窮舉，那麼他會得到5個字元的所有排列組合，比如54321、12345、88888、ABCDE、*&#^!……既然所有的可能性都會出現，那麼如何判斷哪一個才是真正的明文？不可能。

事實上，OTP的絕對安全性已經由資訊理論之父克勞德·香農於1941年在數學上進行了完美而嚴格的證明，不存在任何可能性能夠在不知道密鑰的情況下破解OTP。那麼問題來了，為什麼在100年之後的今天，我們還沒有用上OTP呢？這是因為OTP在現有的技術條件下，幾乎完全沒有實用價值。

OTP的絕對安全性需要幾個條件：1) 密鑰必須是完全隨機的（不可預測、不可復現）；2) 密鑰必須與明文等長；3) 密鑰只能使用一次。上面這三個條件實際上在現實中幾乎做不到，因為密鑰和明文等長，而且只能使用一次，如果我有辦法把這么長的密鑰安全地發送給對方，那麼我為什麼不幹脆直接把明文發送給對方呢？OTP不是脫褲子放屁嗎？正是因為這樣，一直以來OTP僅在一些不計成本的非常高級別的通信中才會用到，比如說事先編寫一部特別特別長的密碼本，派特工直接交到對方手裡，然後雙方在以後的通信中就可以用OTP了，當然了，由於OTP的密鑰是一次性的，因此密碼本全部用完之後就得再送一本新的……

量子通信：OTP的第二春

等等，我們不是講量子通信嗎，怎麼扯了半天OTP？之所以要講OTP，是因為量子通信實際上就是基於OTP的，只不過因為量子通信所獨有的一些特點，讓OTP這個脫褲子放屁的玩意兒真正有了實用價值。

好了，現在我們講什麼是量子通信。量子力學的很多理論聽起來都特別不可思議，所以我們不講太細，我們先記住一個重要的原理：某個光子的狀態是無法准確測量的，因為測量這個行為本身就會改變它的狀態（海森堡測不準原理）。量子通信就是利用了這一原理，簡單來說，發送方在量子信道生成並發送一串狀態隨機的量子比特（偏振方向不同的光子），接收方則用隨機的測量基準對這些量子比特進行測量。當然，由於測不準原理的存在，接收方是無法准確測量每一個量子比特的，其中一半是測錯了的，但雙方可以通過某種特定的協議，利用普通信道（不需要加密）對測量基準進行對比，然後各自丟棄測錯了的那一半，剩下的量子比特都是被正確測量的，把正確的量子比特連起來，就形成了一串雙方內容一樣的二進制序列，這就相當於雙方「協商」出了一串完全隨機的二進制序列。如果有人在量子信道對這一過程進行竊聽，那麼竊聽者也必須對信道中的量子比特進行測量，由於測不準原理的存在，竊聽者同樣無法准確測量出所有比特的狀態，而且測量行為本身還會改變其中一半比特的狀態，通信雙方在進行測量基準對比的階段就會發現這些改變並丟棄被干擾的比特，因此竊聽行為本身就是無效的。

如果上面這一段沒看懂，我實在想不出更好的方法來解釋，因為量子力學本身就不太符合我們的常識。這樣吧，我們暫且記住這樣一條結論：量子通信的核心是「量子密鑰分發」，即雙方可以安全地「協商」出一串內容相同且完全隨機的二進制序列，第三方無法竊聽。這里我們需要注意一點，量子密鑰分發只能用來「協商」出一串內容相同的二進制序列（雙方事先都無法確定最終協商出來的序列的准確內容），而並不能用來傳送信息本身，因為根據測不準原理，傳送的量子比特中一半都是要被丟棄的。

有了一串完全隨機的二進制序列，我們可以做什麼？沒錯，我們就可以用OTP了呀！因此完整的量子通信實際上是這樣工作的：1) 雙方通過量子密鑰分發協議協商出一串隨機密鑰；2) 發送方用協商的密鑰對明文進行OTP加密；3) 發送方通過普通信道（如網際網路）將密文發送給接收方；4) 接收方用協商的密鑰進行解密。這樣一來，我們就完成了一次基於量子密鑰的OTP通信。

香農大神說，只要你有辦法安全協商密鑰，OTP就是絕對安全的；海森堡大神說，用量子力學的測不準原理就能安全協商密鑰。把這兩個特性加起來，量子通信就是「絕對安全」的，貨真價實，一點都不誇張，除非量子力學從頭到尾就是錯的。因此，量子密碼很有可能就是密碼學的終極形態，如果量子通信能夠真正進入實用領域，那必將是一個歷史性的時刻。

⑼ 什麼是量子通信量子通信能應用在什麼地方

量子通信就是一種新型的通訊方式，這種方式的原理時量子糾纏效應，從而將信息進行傳遞；量子通信可以應用在遠距離傳輸、星地通信以及多地相互通信上。目前，我國的量子通信這項技術的水平是世界領先的，中國在量子通信技術領域做出了許多輝煌的成績。

量子通信中一個非常重要的部分就是量子密碼技術。這項技術和傳統的密碼系統是完全不同的，會更加靈活而且隱形。量子密碼技術擁有不可破解的密碼系統，在不受到干擾的情況下，對於這個系統中的量子狀態是完全沒有辦法獲取到。