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量子通信技术核心是什么

发布时间:2022-11-25 02:08:25

⑴ 实现量子通信的关键技术有哪些

量子通信主要由量子密钥分配( QKD,Quantum Key Distribution)、量子隐形传态(Quantum Teleportation)、量子安全直接通信(QSDC,Quantum Secure Direct Communication) 、量子机密共享( QSS,Quantum Secret Sharing) 等4个方面。
1、量子密钥分配( QKD)
量子密钥分配以量子态为信息载体,基于量子力学的测不准关系和量子不可克隆定理,通过量子信道使通信收发双方共享密钥,是密码学与量子力学相结合的产物。QKD 技术在通信中并不传输密文,只是利用量子信道传输密钥,将密钥分配到通信双方。
2、量子隐形传态
量子隐形传态(Quantum Teleportation)又称量子远程传态或量子离物传态,是利用量子纠缠的不确定特性,将某个量子的未知量子态传送到另一个地方,然后将另一个量子制备到该量子态上,而原来的量子仍留在原处。其基本原理是利用量子纠缠对的远程关联,通过对其中一个纠缠量子和某一个未知量子态进行一些本地测量,实现这个未知量子态在另一个纠缠量子上再现出来。
3、量子安全直接通信(QSDC)
量子安全直接通信是指通信双方以量子态为信息载体,基于量子力学相关原理及量子特性,利用量子信道,在通信收发双方之间安全地、无泄漏地直接传输有效信息,特别是机密信息的通信技术。
4、量子机密共享(QSS)
量子机密共享是传统的机密共享在量子通信中的运用和发展,传统的机密共享旨在对重要的密钥进行安全保护,使即便部分或全部密钥被第三方窃取也难以恢复出真实的密钥。
--【OFweek光通讯网 量子通信】

⑵ 什么是量子通信量子通信是什么意思

以下内容关于《
什么是量子通信? 量子通信是什么意思
》的解答。

1.量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种。
2. 量子隐形传态基于量子纠缠对分发和贝尔态联合测量,实现量子态的信息传输,其中量子态信息的测量和确定仍需要现有通信技术的辅助。
3.量子隐形传态中的纠缠对制备、分发和测量等关键技术有待突破,目前处于理论研究和实验探索阶段,距离实用化尚有较大差距。

⑶ 量子通信相比于传统通信的优点是什么

如下:

首先,量子通信技术可以保证信息传输的安全性。通过这项技术,人们可以有效地实现QKD,并通过量子态的物理特性(如不可重复、不可分割和不确定)确保其安全性。由于QKD提供的是对称密钥,它可以使用现代密码学算法来获取,从而充分揭示信息的保密性。

其次,量子通信技术还可以传输量子状态,即量子态。由于其有效性,传统的通信技术无法被取代。有了这个功能,未来可以提供量子传感器或量子计算机。

第三,量子通信技术可以增加信道的带宽。量子混叠可以用来处理相关的信息,并且可以设计一种新的编码技术来克服信道容量的限制。目前,在研究量子信道容量的过程中,有很多理论上的证明,如超紧凑量子编码。量子通信技术有很多功能,主要涉及量子存储介质,这将大大促进量子信息和通信信道的工作。

量子通信技术是最安全的人工通信技术。惊人的量子连接,但我们通常学到的东西却完全不同。这是通信领域的一个颠覆性创新。虽然量子通信目前仍处于实验状态,但这并不妨碍我们对这种新的通信形式的期待。

与传统通信技术相比,量子通信的特点和优势在于它具有更高的时效性,更好的抗干扰性,更可靠的保密性,以及要求更低的噪音。量子通信线路的延迟几乎为零,信息传输率高,过程可用性高;量子通信、信息传输和大众传媒之间的通信不受空间环境的影响,具有良好的抗噪性。

⑷ 潘建伟《自然》发文:量子通信技术大规模应用已成熟

北京时间1月7日凌晨,中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文,验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。

中国科学技术大学教授潘建伟表示:“我们的工作表明,量子通信技术对于大规模的实际应用已经足够成熟。类似地,如果把来自不同国家的国家量子网络合并在一起,并且如果大学,机构和公司聚集在一起以标准化相关协议、硬件等,则可以建立全球量子通信网络。”

全球首个天地一体化量子通信网络

研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络,实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发,并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。

这项研究成果由潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司合作。

“论文是对上述成果的一个系统性总结,证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。我国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形,为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。”中国科学技术大学在官方网站上称。

尽管研究论文是一项总结性的工作,但是意义重大。自“墨子号”量子卫星于2016年8月发射以来,研究团队在优化地面站接收光学系统、提高QKD发射系统时钟频率并应用更高效QKD协议的基础上,实现了卫星对地面站的高速量子密钥分发,生成速率比之前的工作高出约40倍;研究团队还成功地将卫星与地面的安全成码距离从1200公里拓展到2000公里,相应的地面站俯仰角跨度可达170 ,几乎可覆盖整个天空。

与传统的加密不同,量子通信被认为是不可破解的,因此银行,电网和其他部门的安全信息传输的未来。量子通信的核心是量子密钥分发(QKD),它使用粒子的量子状态(例如光子)形成一串加密字符串或者密钥,在发送方和接收方之间进行的任何窃听都会更改此字符串或密钥,并立即引起注意。

目前普遍的QKD技术使用光纤进行数百公里的传输,具有很高的稳定性,但对通信信道损耗很大;而利用卫星和地面站之间的自由空间进行千公里级别的传输,将地面光纤和自由空间结合,可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。

根据中国科学技术大学介绍,按通信信道的不同,量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。光纤QKD技术的信道稳定性较好,可以实现基本恒定的安全码率,在城域城际范围内可以方便的连接到千家万户;在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景,可以通过卫星中转的自由空间信道连接。

量子通信网络已接入多个行业领域

2017年9月底正式开通的量子保密通信京沪干线,总长超过2000公里,覆盖四省三市共32个节点,是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线。研究团队攻关了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控监控等系列工程化实现的关键技术。建成后,开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究,同时京沪干线网络的密钥分发量可以支持1.2万以上用户同时使用。

目前该天地一体化量子通信网络已经接入包括金融、电力、政务等150多家行业用户。2019年初,国家电网有限公司基于该网络,建立了跨越2600公里的量子密钥分发信道,实现了电力通信数据加密传输,首次从工程上检验了星地量子通信开展实际业务的可行性。

“本工作发展的相关技术也为量子通信系统小型化、低成本、国产化奠定了基础。”中国科学技术大学方面表示,“最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站,实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验,和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验,未来有望进一步做到可单人搬运;同时,在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷,这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。”

根据《自然》论文,未来该团队将与来自奥地利、意大利、俄罗斯和加拿大的国际合作伙伴进一步扩大在中国的网络。他们还将致力于开发小型、经济高效的QKD卫星和地面接收器,以及中高地球轨道卫星,以实现空前的万公里级QKD传输。

另据中国科学技术大学介绍,在天地一体化量子通信网络大量测试结果及标准化研究的基础上,全球三大标准化组织之一ISO/IEC正在基于京沪干线的实践编制国际标准《QKD安全要求、测试与评估方法》,另一国际组织ITU也正基于京沪干线的建设模式起草可信中继安全要求、QKD网络功能架构等国际标准。

⑸ 量子力学20:量子通信究竟是什么

怎么才能把量子力学的神奇性质应用到日常生活中,科学家可谓是煞费苦心。当然原则上只要用到原子的东西,像原子钟、激光、半导体芯片这些应用,都默默地用到了量子力学 —— 但它们并不叫“量子钟”“量子光”“量子芯片”,因为它们没有直接使用像量子纠缠那样的性质。对比之下,民间流行的那些打着量子旗号的神秘产品,什么量子波动速读、量子鞋垫、量子挂坠,全都是伪科学。

你要知道制备一对相干的光子在技术上有多难,就不会相信那些东西了。量子力学中有个技术叫“量子隐形传态(Quantum teleportation)”,原则上可以把一个量子态完美地复制到遥远的地方而不需要时间。有人据此说量子技术可以像《星际迷航(Star Trek)》电影里那样,把一个人瞬间隔空传输到另一个城市,这也是胡说。你要知道,量子隐形传态现在最多只能传递几个粒子 —— 的量子态 —— 而不是物质本身,而且它本质上就是量子纠缠,并不能做到超光速的信息传递。

而在中国引起强烈关注的“量子通信”,则是一个真技术。因为中国在量子通信上的领先地位,有人说量子通信能改变世界,甚至是“第四次工业革命”的一部分 —— 但是也有人认为量子通信没啥用。我看很多争论是因为人们不了解原理胡乱猜,这一讲我们来看看量子通信的底层原理,相信你自己就能做出判断。

这里面有个精妙的想法。

*

量子通信要用到量子纠缠,而我们已经一再强调,量子纠缠本身并不能传递信息。我们设想有一对纠缠的光子,分开很远,两个人各自测量一个。根据约定俗成的习惯,他们一个叫爱丽丝(Alice),一个叫鲍勃(Bob)。爱丽丝和鲍勃选定了一个共同的空间方向,0 度角,一起测量各自光子的偏振态。

光子原本是处于“水平”和“垂直”两种偏振的叠加态,而根据“鬼魅般的超距作用”,任何一个人的测量,都会让两个光子的波函数一起坍缩。如果爱丽丝测量到自己这个光子是处于水平态,她立即就可以得知,鲍勃那边测量的也是水平态。而你知道爱丽丝并不能用这个方法向鲍勃传递信息,因为她无法控制测量结果!水平态还是垂直态的结果是完全随机的,两人只是共同收听了一个信息,就好像他们都看到世界杯现场直播进球了,但是进球这个信息不是他俩能决定的。

但是这个共同收听到的信息也很有用,可以用来做密码本。只要爱丽丝不断地制造纠缠光子对,自己记录一个鲍勃记录一个,水平态就记为“0”、垂直就是“1”,两人就有了一大串共同的、而且是随机的“0100011001111……”这样的字符。做一个简单的转换,这段字符就可以代表比如说 [1]“把这个字母向前走4位、向前走6位、向前走7位……”这么一个加密解密操作,这就是两人共同的密码本。

有了密码本,爱丽丝就可以把自己想说的话按照这个操作加密。她再通过普通的渠道,比如说发微信或者发邮件,把加密的信息传递给鲍勃,鲍勃收到再用同一个密码本解密。因为密码本中的操作是完全随机的,而且二人只用一次,这就是一次绝对不可能被破译的保密通信。

密码本是“收听”来的,量子纠缠只允许收听,真正的消息需要另外的、传统的、不超光速的方式传递,这一点非常重要。这就是量子通信的核心思想。 量子通信是个收听密码本 —— 而不是传递消息 —— 的方法,学术上叫做“量子密钥分发”。

但是实际操作不能这么简单,因为鲍勃无法确认它收到的光子是不是跟爱丽丝纠缠的。他们还需要一个验证机制。

*

最早的量子密码分发协议是1984年查尔斯·贝内特(Charles Bennett)和吉勒·布拉萨(Gilles Brassard)发明的,现在叫“BB84协议”。我们这里说一个牛津大学亚瑟·埃克特(Artur Ekert)1991 年发明的协议,叫“E91”,其实所有这些协议的本质都差不多。

为了验证纠缠,爱丽丝和鲍勃要时不时地改变一下测量方式。本来两个人都是在 0 度方向上测量光子的偏振,现在爱丽丝要随机地选择一些时候,在比如说向右偏转 30 度的方向上测量,鲍勃则是随机地选择一些时候在向左偏 30 度的方向上测量。这就相当于我们前面说的“戴眼镜观察乒乓球”,我们知道,只要二人中有一个人偏转了,他们的测量结果就对不上。

对不上没关系,爱丽丝可以跟鲍勃打个电话,告诉他,自己只在比如说第 1、2、5、8、9、11、12、13、17、……这些次的的测量用的是 0 度角,其他时候用的是右偏 30 度;鲍勃则告诉爱丽丝,自己只有在第 2、3、4、6、8、10、11、12、16、17、……这些次的测量用的是 0 度角,其他时候用的是左偏 30 度角。不管怎么随机,总会有一些时候,两人用的都是 0 度角,那些测量还是能对上的。这么一比对,两人知道,第 2、8、11、12、17 这些次的测量,两人都是用的 0 度角,他们的读数应该是一样的 —— 这些读数就是共同的密码本。

这么做的好处是能验证量子纠缠,而且不怕窃听。

爱丽丝跟鲍勃打的这个电话是不怕窃听的,哪怕公开都没关系。这是因为两人这里交流的只是观测位置,而不是观测结果,观测结果只有二人自己知道。

那二人使用的那个量子纠缠的光子,会不会被人 —— 按照习俗这个人叫伊芙(Eve)—— 给拦截了呢?拦截了也就拦截了。光子一旦遭遇拦截就被吸收了,信号中断,而任何通信都有可能被敌人阻断,这没办法。真正需要担心的是伊芙会不会一边拦下爱丽丝发来的光子,一边给鲍勃发一串“假”光子,让鲍勃不知道信号已经被第三方复制了,这也就是“窃听”。

但是伊芙发射的光子不会跟爱丽丝的光子纠缠!只有来自同一个源的两个光子才能纠缠。只要鲍勃和爱丽丝确保两人收到的光子是纠缠的,他们就知道没有被窃听。那他们怎么知道呢?

那当然是贝尔定理。两人可以随时比对一下在二人都使用了偏转角度测量的时候,那些测量结果的协调程度,是否违反了贝尔不等式,就知道有没有量子纠缠了。

这就是量子通信的好处:它不可能被窃听,具有绝对的保密性。

*

要在技术上实现这一切,特别是远距离传输保持纠缠态而没有发生退相干的光子,是非常困难的。美国国防部高级研究计划局(DARPA)资助,在 2004 到 2007 年之间,哈佛大学和波士顿大学等地连接起来,建成了一个量子通信网络。欧洲在 2008 年、中国在 2009 年都建成了量子通信网络。特别是中国科大潘建伟的组做成了世界最长的量子通信线路,而且还实现了卫星传递,可以说是世界最强。

但你要说量子通信是像人类发明蒸汽机、电力、计算机一样的“第四次工业革命”,能改变世界,那我看就是言过其实了。量子通信解决的问题仅仅是保密而已。信息的加密解密在 历史 上曾经起到过重要作用,二战时候动不动就是英国破解了德军密码、美国破解日军密码的故事,但是今天,密码并不是问题。

今天的人们使用数学家发明的“公共密钥”,并不需要专门传递一个什么密码本。你听说过现代有什么破译了密码的事情吗?公共密钥体系是一套软件,但是是一个非常安全的系统,因为它依靠的是数学!现在你让一个本来就十分安全的东西变得绝对安全,这叫改变世界吗?

现代真实场景中的泄密可以发生在各个环节,最常见的还是间谍、是人犯了错误、是人的疏忽,而不是技术问题。加密技术是保密环节的长板,而不是短板。

*

很多人推崇量子通信是因为公共密钥体系有可能会被“量子计算”给破解掉。现在最广泛使用的公共密钥叫“RSA”,这个系统之所以安全,是因为它是基于两个超大质数的乘积。把大数字相乘,这个运算对计算机很容易,但是有了乘积让你把它分解成那两个大质数,对现有的“经典”计算机非常困难 —— 加密容易解密难,靠的就是这一点。但是即将出现的量子计算机,又恰好特别擅长分解质因数,那这不正好用来解密吗?

所以这个逻辑是量子计算机将是现有加密方法的威胁,而为了应对这个威胁,我们必须抛弃 RSA 体系,使用量子通信,确保绝对的保密。

也就是说,量子计算可能会改变世界,量子通信的作用是确保世界不被改变。

但是这个逻辑也是不成立的。根据最乐观的估计,量子计算的确有可能在五年之内威胁到 RSA 的安全性。可是数学家并不是只有 RSA 这一种加密方法!有很多加密方法即使在理论上,也不怕量子计算机。“后量子时代”的加密算法已经出来了,美国国家标准技术研究所(NIST)正在评估的,就有 69 种 [2]。

*

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划重点:

注释

[1] 我用了一个最简单的办法,每四位数转换成一个十进制数字:0100 = 4,0110 = 6,……其实什么方法都可以。

[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”的原理及其意义是

量子通信(Quantum
Teleportation)是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。
量子通信是经典信息论和量子力学相结合的一门新兴交叉学科,与成熟的通信技术相比,量子通信具有巨大的优越性,具有保密性强、大容量、远距离传输等特点,是21世纪国际量子物理和信息科学的研究热点。
量子通信是20世纪80年代开始发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,21世纪初,这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。
量子通信又称量子隐形传送(QuantumTeleportation),“teleportation”一词是指一种无影无踪的传送过程。量子通信是由量子态携带信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信是一种全新通信方式,它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,是未来量子通信网络的核心要素。
按照常理,信息的传播需要载体,而量子通信是不需要载体的信息传递。从物理学角度,可以这样来想象隐形传送的过程:先提取原物的所有信息,然后将这些信息传送到接收地点,接收者依据这些信息,选取与构成原物完全相同的基本单元(如:原子),制造出原物完美的复制品。量子隐形传送所传输的是量子信息,它是量子通信最基本的过程。人们基于这个过程提出了实现量子因特网的构想。量子因特网是用量子通道来联络许多量子处理器,它可以同时实现量子信息的传输和处理。相比于经典因特网,量子因特网具有安全保密特性,可实现多端的分布计算,有效地降低通信复杂度等一系列优点。

⑺ 什么是量子通信技术

据报道,量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控的一种通信形式,可以有效解决信息安全问题,近年来,随着量子的各种奇妙特性被科学家不断认识,实用的新技术也被逐渐开发出来,量子通信就是其中之一。

虽然在全球量子通信竞赛中,中国起步并非最早,但是在科学家们的不懈努力下,目前中国在量子通信领域已经实现了“弯道超车”。

⑻ 号称“绝对安全”的量子通信到底是什么

世界互联网大会正在乌镇办得如火如荼,《北京日报》的一篇报道称北京有望明年用上量子通信网,称量子通信技术“可以保证无条件安全的信息安全和沟通”,换句话说,“无条件安全”指的就是“绝对安全”。

不过可惜的是,这篇报道写得非常混乱,标题说的是量子通信,里面一大半却在说量子计算机,而且很多地方说得驴唇不对马嘴。量子通信和量子计算机尽管都是建立在量子物理的基础上,但它们其实是完全不同的两种技术,就像同一片土里长出的薯仔和玉米一样,硬要放在一起说简直是添乱。那么量子通信到底是怎么一回事?所谓“绝对安全”到底是真的还是吹的呢?

有没有绝对安全的密码?

听到“绝对”两个字,大部分人都会觉得不靠谱,世界上哪有什么绝对的事呢?答案恐怕出乎意料,绝对安全(即无条件安全)的密码是存在的,而且是早在100多年前就已经存在的,这种密码叫做“一次性密码本”(one-time pad,简称OTP)。

OTP为什么这么神奇?其实OTP的原理非常简单,首先我们将要加密的明文编码成二进制序列,然后我们生成一串和明文长度一样的完全随机二进制序列作为密钥,将明文和密钥做异或(XOR)运算就得到了密文,而接收者用密文和密钥再做一次异或运算就能够还原出明文。

就这么简单?对,就这么简单。开玩笑,这种东西会是绝对安全的?没错,绝对。因为密钥是完全随机的,而且和明文长度一样,这就意味着密钥空间和明文空间的大小是相等的。换句话说,如果攻击者用穷举法穷举了所有可能的密钥,就相当于穷举了所有可能的明文,而攻击者无法从所有的可能性中判断出哪一个才是发送者所要发送的明文,因此穷举对于OTP来说是毫无意义的。

上面的解释有点绕?我们举个例子。假设发送者要加密的明文是12345,攻击者在不知道密钥的情况下进行穷举,那么他会得到5个字符的所有排列组合,比如54321、12345、88888、ABCDE、*&#^!……既然所有的可能性都会出现,那么如何判断哪一个才是真正的明文?不可能。

事实上,OTP的绝对安全性已经由信息论之父克劳德·香农于1941年在数学上进行了完美而严格的证明,不存在任何可能性能够在不知道密钥的情况下破解OTP。那么问题来了,为什么在100年之后的今天,我们还没有用上OTP呢?这是因为OTP在现有的技术条件下,几乎完全没有实用价值。

OTP的绝对安全性需要几个条件:1) 密钥必须是完全随机的(不可预测、不可复现);2) 密钥必须与明文等长;3) 密钥只能使用一次。上面这三个条件实际上在现实中几乎做不到,因为密钥和明文等长,而且只能使用一次,如果我有办法把这么长的密钥安全地发送给对方,那么我为什么不干脆直接把明文发送给对方呢?OTP不是脱裤子放屁吗?正是因为这样,一直以来OTP仅在一些不计成本的非常高级别的通信中才会用到,比如说事先编写一部特别特别长的密码本,派特工直接交到对方手里,然后双方在以后的通信中就可以用OTP了,当然了,由于OTP的密钥是一次性的,因此密码本全部用完之后就得再送一本新的……

量子通信:OTP的第二春

等等,我们不是讲量子通信吗,怎么扯了半天OTP?之所以要讲OTP,是因为量子通信实际上就是基于OTP的,只不过因为量子通信所独有的一些特点,让OTP这个脱裤子放屁的玩意儿真正有了实用价值。

好了,现在我们讲什么是量子通信。量子力学的很多理论听起来都特别不可思议,所以我们不讲太细,我们先记住一个重要的原理:某个光子的状态是无法准确测量的,因为测量这个行为本身就会改变它的状态(海森堡测不准原理)。量子通信就是利用了这一原理,简单来说,发送方在量子信道生成并发送一串状态随机的量子比特(偏振方向不同的光子),接收方则用随机的测量基准对这些量子比特进行测量。当然,由于测不准原理的存在,接收方是无法准确测量每一个量子比特的,其中一半是测错了的,但双方可以通过某种特定的协议,利用普通信道(不需要加密)对测量基准进行对比,然后各自丢弃测错了的那一半,剩下的量子比特都是被正确测量的,把正确的量子比特连起来,就形成了一串双方内容一样的二进制序列,这就相当于双方“协商”出了一串完全随机的二进制序列。如果有人在量子信道对这一过程进行窃听,那么窃听者也必须对信道中的量子比特进行测量,由于测不准原理的存在,窃听者同样无法准确测量出所有比特的状态,而且测量行为本身还会改变其中一半比特的状态,通信双方在进行测量基准对比的阶段就会发现这些改变并丢弃被干扰的比特,因此窃听行为本身就是无效的。

如果上面这一段没看懂,我实在想不出更好的方法来解释,因为量子力学本身就不太符合我们的常识。这样吧,我们暂且记住这样一条结论:量子通信的核心是“量子密钥分发”,即双方可以安全地“协商”出一串内容相同且完全随机的二进制序列,第三方无法窃听。这里我们需要注意一点,量子密钥分发只能用来“协商”出一串内容相同的二进制序列(双方事先都无法确定最终协商出来的序列的准确内容),而并不能用来传送信息本身,因为根据测不准原理,传送的量子比特中一半都是要被丢弃的。

有了一串完全随机的二进制序列,我们可以做什么?没错,我们就可以用OTP了呀!因此完整的量子通信实际上是这样工作的:1) 双方通过量子密钥分发协议协商出一串随机密钥;2) 发送方用协商的密钥对明文进行OTP加密;3) 发送方通过普通信道(如因特网)将密文发送给接收方;4) 接收方用协商的密钥进行解密。这样一来,我们就完成了一次基于量子密钥的OTP通信。

香农大神说,只要你有办法安全协商密钥,OTP就是绝对安全的;海森堡大神说,用量子力学的测不准原理就能安全协商密钥。把这两个特性加起来,量子通信就是“绝对安全”的,货真价实,一点都不夸张,除非量子力学从头到尾就是错的。因此,量子密码很有可能就是密码学的终极形态,如果量子通信能够真正进入实用领域,那必将是一个历史性的时刻。

⑼ 什么是量子通信量子通信能应用在什么地方

量子通信就是一种新型的通讯方式,这种方式的原理时量子纠缠效应,从而将信息进行传递;量子通信可以应用在远距离传输、星地通信以及多地相互通信上。目前,我国的量子通信这项技术的水平是世界领先的,中国在量子通信技术领域做出了许多辉煌的成绩。

量子通信中一个非常重要的部分就是量子密码技术。这项技术和传统的密码系统是完全不同的,会更加灵活而且隐形。量子密码技术拥有不可破解的密码系统,在不受到干扰的情况下,对于这个系统中的量子状态是完全没有办法获取到。

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