首先量子通信用到的量子糾纏,其因?yàn)闇y(cè)量引起的變化是可以超過光速的,這是來(lái)源于波函數(shù)的非定域性。由于量子密鑰分發(fā)是唯一接近實(shí)用的技術(shù),所以現(xiàn)在所謂的量子通信一般指的就是量子密鑰分發(fā),量子密鑰分發(fā)現(xiàn)階段并未使用量子糾纏,絕大多數(shù)量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)都是采用了單量子方案,因?yàn)檎嬲梢援a(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的是對(duì)單量子疊加態(tài)的測(cè)量。
1、量子通信是什么原理?
張三想給女友發(fā)送一條信息:LOVE。為了信息保密,他引入了密鑰: 1 2 3 4,就是把每個(gè)明文中字母按照字母表順序向后錯(cuò)一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè),得到:MQYI,女友得到MQYI信息后反推-1-2-3-4就得到了LOVE。這就是密碼學(xué)中的對(duì)稱加密算法,總結(jié):LOVE就是明文, 1 2 3 4就是密鑰,MQYI就是密文,對(duì)稱加密算法就是加密方式,這就是基本信息通信原理。
數(shù)學(xué)家香農(nóng)經(jīng)過計(jì)算得出一個(gè)數(shù)學(xué)結(jié)果:如果密鑰等于或大于明文的隨機(jī)字符串,并且每次通信都更換密鑰,那么即使黑客獲知了密文和加密算法也無(wú)法倒推得到明文,所以任何通信安全的本質(zhì)就是密鑰的安全配送。如果通過經(jīng)典通信方式傳送密鑰就會(huì)有被竊聽的風(fēng)險(xiǎn),因此量子通信可以做到在不發(fā)送密鑰的情況下,對(duì)方也能得到密鑰。量子通信能超過光速嗎?答案是目前科學(xué)理論還不能支持,更不能做到,
量子通信一般包括量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)等。由于量子密鑰分發(fā)是唯一接近實(shí)用的技術(shù),所以現(xiàn)在所謂的量子通信一般指的就是量子密鑰分發(fā),量子密鑰分發(fā)是通過一系列操作使得通信雙方不需要配送密鑰,就能擁有相同的字符串左右通信密鑰。量子密鑰分發(fā)現(xiàn)階段并未使用量子糾纏,絕大多數(shù)量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)都是采用了單量子方案,因?yàn)檎嬲梢援a(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的是對(duì)單量子疊加態(tài)的測(cè)量,
通過線偏振方法去測(cè)量一個(gè)未被測(cè)量過的光子,有50%可能是水平偏振,還有50%可能是豎直偏振。同理用圓偏振方法測(cè)量,有50%可能是左旋,還有50%可能是右旋,現(xiàn)在假設(shè)有一個(gè)光子,我們用線偏振方法測(cè)量,假設(shè)得到水平偏振結(jié)果。然后我們一直對(duì)這個(gè)光子進(jìn)行線偏振測(cè)量,那么這個(gè)光子測(cè)的結(jié)果永遠(yuǎn)都是水平偏振,但此時(shí)我們改用圓偏振方法測(cè)量,那么它就會(huì)有兩種可能結(jié)果,要么是左旋,要么是右旋。
假設(shè)得到了左旋結(jié)果,同理我們?cè)儆脠A偏振方法測(cè)量這個(gè)光子,它就會(huì)一直是左旋,這時(shí)我們?cè)俑挠镁€偏振方法測(cè)量,它又會(huì)出現(xiàn)兩種測(cè)量結(jié)果可能,即水平偏振或者豎直偏振。如果我們用BB84協(xié)議進(jìn)行操作,那么首先我們可以規(guī)定量子偏振的信號(hào):左旋:0,右旋:1,水平偏振:0,豎直偏振:1,我們現(xiàn)在模仿張三給女友發(fā)送信息通信的第一個(gè)階段:張三隨機(jī)用一個(gè)方法測(cè)量某個(gè)光子,并記錄測(cè)量值并將這個(gè)光子發(fā)給女友,女友也隨機(jī)采用一個(gè)測(cè)量方法去測(cè)量這個(gè)光子并把值記錄下來(lái),這樣的操作重復(fù)若干次后進(jìn)入通信第二階段:張三和女友通過網(wǎng)絡(luò)公布各自的測(cè)量方法,然后雙方比對(duì)與對(duì)方的測(cè)量方法,保留測(cè)量方法一樣的值,丟棄測(cè)量方法不同的值,因?yàn)闇y(cè)量方法一致,所以對(duì)應(yīng)的值也必然相同,這樣雙方就擁有了一串相同字符串,這個(gè)字符串就可以作為密鑰。
以上就是量子通信基本原理,目前我國(guó)在量子通信領(lǐng)域基于全球領(lǐng)先位置,美國(guó)想竊取我國(guó)重要信息情報(bào)絕對(duì)不可能,這對(duì)于美國(guó)而言比什么都難受,因?yàn)槊绹?guó)習(xí)慣于在科技領(lǐng)先的情況下竊取其它國(guó)家的情報(bào),美國(guó)同樣熟知孫子兵法,在不能做到知己知彼的情況下,美國(guó)決然不敢對(duì)中國(guó)發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭(zhēng)。當(dāng)然凡事都有例外,印度是世界上唯一一個(gè)敢在不知己知彼情況下貿(mào)然出兵的國(guó)家,他們的勇氣超過了量子糾纏,
2、量子通信的速度超越電磁信號(hào)通信了嗎?有什么依據(jù)嗎?
電磁信號(hào)即電磁波,它的速度在真空中是光速,在導(dǎo)線中速度也非常接近光速。量子通信的速度無(wú)法超過光速,所以也無(wú)法超過電磁信號(hào)的速度,這個(gè)可以從兩方面來(lái)理解,首先量子通信用到的量子糾纏,其因?yàn)闇y(cè)量引起的變化是可以超過光速的,這是來(lái)源于波函數(shù)的非定域性,但是這個(gè)變化不能用來(lái)傳遞任何信息,這個(gè)來(lái)源于量子測(cè)量的隨機(jī)性。