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如何用通俗语言解释什么是量子通信?

时间:2015-06-16 00:22 点击:

首先,量子通信,有广义和狭义,张强说的是广义的定义,他是做这个的,这个定义没有问题。

我估计题主问的是狭义的,也就是我们所说的量子保密通信,或者量子密钥分配,我基于此理解作答。

狭义的量子通信希望解决的是通信的安全性问题。传统上说,信息需要加密才能安全,加密的方式有很多,唯一被证明了是“绝对安全”的密码体系,是所谓的一次一密。所谓的一次一密,就是要求用于加密的密钥长度与被加密的明文长度相同。所以若要达到这种加密标准,那么就要有很多很多的密钥,而且密钥要安全。

所以明确一下,量子保密通信干的事情并不是加密,而是把密钥分配给需要保密通信的双方,密文的发送仍然可以通过标准的通信手段来完成。明确了量子保密通信的任务之后,这个过程要保证的就是首先要能够在A B两人之间实现密钥的分配,其次要保证分配的过程中不会使未授权的第三方得到密钥的内容。

上述任务的完成就是借助了量子力学的基本特性,简单的说可以说基于量子态不可克隆原理和海森堡测不准原理。

不可克隆说的是不存在量子态的复印机,能够实现量子态的完美复制(不完美是可以的)。

测不准就是说你对量子态进行的测量很有可能改变它的状态。比如原来是1,可能测完就变成0.5了。

有了以上两个定理作为利器,我们就可以进行量子密钥分配了。

假设A发给B一个态,对于A是已知的,对于B是未知的。E想来看看A发的是什么(E是无授权的第三方),那么直接的办法是我先把你的截下来,测量一下我就知道了,但是实际上是不行的。第一,E截取了也无法完美复制,于是只能做单次测量,(若能完美复制,E就能复制无穷多个去测量去,总能测清楚)。那E来做单次测量,单次测量量子态之后,A发送的原始态就变化了,B收到之后再问问A你发的是什么啊?B一测量,太变化了,那就有人窃听了,我们分享的密钥不安全了,这就是窃听的发现。

保证安全性过程基本就是这样,实际上要复杂很多,包括安全漏洞的来源和防护,包括大家在做的量子攻防,就是解决实际过程的安全性的。

简单的说,一、量子密钥分配不做通信,只分配密钥;二、量子密钥分配不主动防护窃听,而是被动探测窃听;三、量子密钥分配需要常规通信,无法超光速(这点大家容易误解);四、窃听的探测基于量子力学的基本原理(不可克隆和测不准),所以叫做量子密钥分配。

现在,量子密钥分配的研究很多针对实用化在做,机理上的深度研究比例不高,大家都在做应用。

#海森堡rq,量子信息从业者

量子通信的特点是安全,简而言之就是可以发现是否有窃听者。最基本原理就是量子态不可克隆。比如我发一组信息给你,有人在窃听,截取了这个消息。他如果不想暴露,就必须复制一模一样的数据给你,但根据量子态不可克隆原理,他发出来的信息大部分都是错的。当你接受到数据之后,我和你会公布一小部分数据,看看是否一致,如果错误率较高则证明有窃听者。量子通信的数据载体是经过偏振编码的光,基本的通信协议是bb84编码。希望这个回答让你满意


(责任编辑:陈晓亮)

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