首先,量子通信,有廣義和狹義,張強(qiáng)說(shuō)的是廣義的定義,他是做這個(gè)的,這個(gè)定義沒(méi)有問(wèn)題。
我估計(jì)題主問(wèn)的是狹義的,也就是我們所說(shuō)的量子保密通信,或者量子密鑰分配,我基于此理解作答。
狹義的量子通信希望解決的是通信的安全性問(wèn)題。傳統(tǒng)上說(shuō),信息需要加密才能安全,加密的方式有很多,唯一被證明了是“絕對(duì)安全”的密碼體系,是所謂的一次一密。所謂的一次一密,就是要求用于加密的密鑰長(zhǎng)度與被加密的明文長(zhǎng)度相同。所以若要達(dá)到這種加密標(biāo)準(zhǔn),那么就要有很多很多的密鑰,而且密鑰要安全。
所以明確一下,量子保密通信干的事情并不是加密,而是把密鑰分配給需要保密通信的雙方,密文的發(fā)送仍然可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的通信手段來(lái)完成。明確了量子保密通信的任務(wù)之后,這個(gè)過(guò)程要保證的就是首先要能夠在A B兩人之間實(shí)現(xiàn)密鑰的分配,其次要保證分配的過(guò)程中不會(huì)使未授權(quán)的第三方得到密鑰的內(nèi)容。
上述任務(wù)的完成就是借助了量子力學(xué)的基本特性,簡(jiǎn)單的說(shuō)可以說(shuō)基于量子態(tài)不可克隆原理和海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理。
不可克隆說(shuō)的是不存在量子態(tài)的復(fù)印機(jī),能夠?qū)崿F(xiàn)量子態(tài)的完美復(fù)制(不完美是可以的)。
測(cè)不準(zhǔn)就是說(shuō)你對(duì)量子態(tài)進(jìn)行的測(cè)量很有可能改變它的狀態(tài)。比如原來(lái)是1,可能測(cè)完就變成0.5了。
有了以上兩個(gè)定理作為利器,我們就可以進(jìn)行量子密鑰分配了。
假設(shè)A發(fā)給B一個(gè)態(tài),對(duì)于A是已知的,對(duì)于B是未知的。E想來(lái)看看A發(fā)的是什么(E是無(wú)授權(quán)的第三方),那么直接的辦法是我先把你的截下來(lái),測(cè)量一下我就知道了,但是實(shí)際上是不行的。第一,E截取了也無(wú)法完美復(fù)制,于是只能做單次測(cè)量,(若能完美復(fù)制,E就能復(fù)制無(wú)窮多個(gè)去測(cè)量去,總能測(cè)清楚)。那E來(lái)做單次測(cè)量,單次測(cè)量量子態(tài)之后,A發(fā)送的原始態(tài)就變化了,B收到之后再問(wèn)問(wèn)A你發(fā)的是什么?B一測(cè)量,太變化了,那就有人竊聽(tīng)了,我們分享的密鑰不安全了,這就是竊聽(tīng)的發(fā)現(xiàn)。
保證安全性過(guò)程基本就是這樣,實(shí)際上要復(fù)雜很多,包括安全漏洞的來(lái)源和防護(hù),包括大家在做的量子攻防,就是解決實(shí)際過(guò)程的安全性的。
簡(jiǎn)單的說(shuō),一、量子密鑰分配不做通信,只分配密鑰;二、量子密鑰分配不主動(dòng)防護(hù)竊聽(tīng),而是被動(dòng)探測(cè)竊聽(tīng);三、量子密鑰分配需要常規(guī)通信,無(wú)法超光速(這點(diǎn)大家容易誤解);四、竊聽(tīng)的探測(cè)基于量子力學(xué)的基本原理(不可克隆和測(cè)不準(zhǔn)),所以叫做量子密鑰分配。
現(xiàn)在,量子密鑰分配的研究很多針對(duì)實(shí)用化在做,機(jī)理上的深度研究比例不高,大家都在做應(yīng)用。
#海森堡rq,量子信息從業(yè)者
量子通信的特點(diǎn)是安全,簡(jiǎn)而言之就是可以發(fā)現(xiàn)是否有竊聽(tīng)者。最基本原理就是量子態(tài)不可克隆。比如我發(fā)一組信息給你,有人在竊聽(tīng),截取了這個(gè)消息。他如果不想暴露,就必須復(fù)制一模一樣的數(shù)據(jù)給你,但根據(jù)量子態(tài)不可克隆原理,他發(fā)出來(lái)的信息大部分都是錯(cuò)的。當(dāng)你接受到數(shù)據(jù)之后,我和你會(huì)公布一小部分?jǐn)?shù)據(jù),看看是否一致,如果錯(cuò)誤率較高則證明有竊聽(tīng)者。量子通信的數(shù)據(jù)載體是經(jīng)過(guò)偏振編碼的光,基本的通信協(xié)議是bb84編碼。希望這個(gè)回答讓你滿意