量子通信原理

张三想给女友发送一条信息：LOVE。

为了信息保密，他引入了密钥：+1+2+3+4，就是把每个明文中字母按照字母表顺序向后错一个、两个、三个、四个，得到：MQYI。

女友得到MQYI信息后反推-1-2-3-4就得到了LOVE。

这就是密码学中的对称加密算法。

总结：LOVE就是明文，+1+2+3+4就是密钥，MQYI就是密文，对称加密算法就是加密方式，这就是基本信息通信原理。

数学家香农经过计算得出一个数学结果：如果密钥等于或大于明文的随机字符串，并且每次通信都更换密钥，那么即使黑客获知了密文和加密算法也无法倒推得到明文。

所以任何通信安全的本质就是密钥的安全配送。

如果通过经典通信方式传送密钥就会有被窃听的风险。

因此量子通信可以做到在不发送密钥的情况下，对方也能得到密钥。

量子通信能超过光速吗？答案是目前科学理论还不能支持，更不能做到。

量子通信一般包括量子密钥分发、量子隐形传态等。

由于量子密钥分发是唯一接近实用的技术，所以现在所谓的量子通信一般指的就是量子密钥分发。

量子密钥分发是通过一系列 *** 作使得通信双方不需要配送密钥，就能拥有相同的字符串左右通信密钥。

量子密钥分发现阶段并未使用量子纠缠，绝大多数量子密钥分发实验都是采用了单量子方案，因为真正可以产生随机数的是对单量子叠加态的测量。

通过线偏振方法去测量一个未被测量过的光子，有50%可能是水平偏振，还有50%可能是竖直偏振。

同理用圆偏振方法测量，有50%可能是左旋，还有50%可能是右旋。

现在假设有一个光子，我们用线偏振方法测量，假设得到水平偏振结果。

然后我们一直对这个光子进行线偏振测量，那么这个光子测的结果永远都是水平偏振。

但此时我们改用圆偏振方法测量，那么它就会有两种可能结果，要么是左旋，要么是右旋。

假设得到了左旋结果，同理我们再用圆偏振方法测量这个光子，它就会一直是左旋。

这时我们再改用线偏振方法测量，它又会出现两种测量结果可能，即水平偏振或者竖直偏振。

如果我们用BB84协议进行 *** 作，那么首先我们可以规定量子偏振的信号：左旋：0，右旋：1，水平偏振：0，竖直偏振：1。

我们现在模仿张三给女友发送信息通信的第一个阶段：张三随机用一个方法测量某个光子，并记录测量值并将这个光子发给女友，女友也随机采用一个测量方法去测量这个光子并把值记录下来，这样的 *** 作重复若干次后进入通信第二阶段：张三和女友通过网络公布各自的测量方法，然后双方比对与对方的测量方法，保留测量方法一样的值，丢弃测量方法不同的值，因为测量方法一致，所以对应的值也必然相同，这样双方就拥有了一串相同字符串，这个字符串就可以作为密钥。

以上就是量子通信基本原理，目前我国在量子通信领域基于全球领先位置。

美国想窃取我国重要信息情报绝对不可能，这对于美国而言比什么都难受，因为美国习惯于在科技领先的情况下窃取其它国家的情报，美国同样熟知孙子兵法，在不能做到知己知彼的情况下，美国决然不敢对中国发动战争。

当然凡事都有例外，印度是世界上唯一一个敢在不知己知彼情况下贸然出兵的国家，他们的勇气超过了量子纠缠。

我国不与之发生冲突是出于关爱弱智的人道主义精神。

量子通信主要是干两个事的：第一个是利用量子的绝对随机和不可克隆原理来生成一个绝对安全的密钥，然后用这个密钥给我们传统通信的数据加密，理论上可以保证通信的绝对安全。

这部分内容叫量子密钥分发或者加量子加密，已经相对成熟，最经典的协议是BB84协议。

第二个是利用量子纠缠传输量子比特，通过对一对处于纠缠态的粒子做一些 *** 作可以把量子比特（传统比特是一个位里非0即1，量子比特是0和1的一个叠加态，这也是量子计算机和传统计算机差别最显著的地方）信息无损的从一个地方传到另一个地方。

量子纠缠是瞬间发生的，但是其中还包含经典通讯方式，所以他们整体不可超光速。

这个还处在基础研究阶段，直接传输量子比特也被认为是未来量子计算机之间通信的基础。

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