量子通信一般包括量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)等。以上就是量子通信基本原理,目前我國在量子通信領(lǐng)域基于全球領(lǐng)先位置,量子通信是由量子態(tài)攜帶信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子糾纏原理實(shí)現(xiàn)保密通信過程,量子密鑰分發(fā)不是嚴(yán)格意義上的量子通信,嚴(yán)格意義上的量子通信是所謂的量子隱形傳態(tài)。
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)的是對單量子疊加態(tài)的測量,
通過線偏振方法去測量一個(gè)未被測量過的光子,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量,假設(shè)得到水平偏振結(jié)果。然后我們一直對這個(gè)光子進(jìn)行線偏振測量,那么這個(gè)光子測的結(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,同理我們再用圓偏振方法測量這個(gè)光子,它就會(huì)一直是左旋,這時(shí)我們再改用線偏振方法測量,它又會(huì)出現(xiàn)兩種測量結(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: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)方法測量某個(gè)光子,并記錄測量值并將這個(gè)光子發(fā)給女友,女友也隨機(jī)采用一個(gè)測量方法去測量這個(gè)光子并把值記錄下來,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)公布各自的測量方法,然后雙方比對與對方的測量方法,保留測量方法一樣的值,丟棄測量方法不同的值,因?yàn)闇y量方法一致,所以對應(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,目前我國在量子通信領(lǐng)域基于全球領(lǐng)先位置,美國想竊取我國重要信息情報(bào)絕對不可能,這對于美國而言比什么都難受,因?yàn)槊绹?xí)慣于在科技領(lǐng)先的情況下竊取其它國家的情報(bào),美國同樣熟知孫子兵法,在不能做到知己知彼的情況下,美國決然不敢對中國發(fā)動(dòng)戰(zhàn)爭。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)然出兵的國家,他們的勇氣超過了量子糾纏,
2、量子通信的意義是什么?
2016年8月16日,世界上第一顆量子通訊衛(wèi)星‘’墨子‘’號在中國酒泉發(fā)射成功,它首次實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星與地面的量子通信,它也是世界上首個(gè)實(shí)現(xiàn)千公里級量子糾纏分發(fā)的衛(wèi)星!所謂的‘’量子糾纏‘’:兩個(gè)量子無論相距多遠(yuǎn),只要一個(gè)發(fā)生變化,另外一個(gè)隨之瞬間變化,不受四維時(shí)空的約束;量子通信就是利用單個(gè)光量子不可分割、量子態(tài)也不可復(fù)制的特性保證信息不能被破解;量子通信的雙方以量子態(tài)作為信息載體建立通信密鑰。