详细内容

• 01

  在经典通信中，窃听者如果要窃听密码，他首先是将密码抄写下来，再进行解码。但在量子通道中，抄写量子态是不可能的，因为对量子态的任何测量都会产生影响，从而导致量子态的塌缩。也就是说，测量将会留下痕迹，通信的双方能立即觉察到窃听者的存在而终止通信。

  

  每个国家、公司等组织都有大量的机密，特别在战争时期，情报的泄漏会影响战争的胜负，有关千万人的性命，所以通信技术中的密码学占有重要地位。在当今网络通信突飞猛进的时代，信息安全问题成了连广大普通民众都非常关注的焦点。一部密码学的发展历史，充满了加密者和窃密者之间永无休止的斗争。

  尽管在几千年之前就有了密码的雏形，但密码学作为一门真正意义上的科学，是从1948年香农发表《通信的数学原理》开始的，并影响了整个数字时代的通信技术。

  

  在通信保密和窃听的斗争中，量子力学能扮演哪些角色呢？这可以从保密者和窃听者两个角度来分析。从窃听者一方来看，量子现象中由于叠加态和纠缠态的存在，为计算提供了经典计算机无法比拟的量子平行处理的超强能力。因而便有可能在短时间内进行大素数分解的运算，从而破解目前经典计算技术无法破解的加密算法。

  从保密者的角度来看，量子力学将彻底地改变密码学，改变甚至终止保密和窃听之间原来看起来永无休止的游戏。因为根据量子力学的规则，量子密码是不可窃听、不可破解的！量子理论似乎是提供了一种绝对安全的密码通信系统。具体地说，在经典通信中，窃听者如果要窃听密码，他首先是将密码抄写下来，再想办法进行解码。然而，在量子通道中，抄写量子态是不可能的，因为对量子态的任何测量都会产生影响，从而导致量子态的塌缩，原来的量子态就不复存在了。也就是说，测量将会留下痕迹，通信的双方能立即觉察到窃听者的存在而终止通信。所以量子力学原理完全保证了量子通信的安全性。

  

  比如，发送方向接收方发送一系列随机的、准备作为密钥的量子态，接收方随机地对这些量子态进行测量。然后，双方由经典通道交换信息，检测接收方测量的误码率，从而认可最终的密钥。如果有一个窃听者进行了窃听操作的话，便会破坏发送方原来的量子态，使接收方接受的误码率大大增加，双方就能够发现窃听者的存在，立即采取必要的措施。比如，换另一条量子通道，重新传送另一套新密钥。因此，对量子通信的窃听几乎不可能成功。