一、什么是量子
量子就是電子、光子這種一份一份,不連續(xù)的能量。
現(xiàn)今稍有常識的人都曉得,光具有波粒二象性。并且在20世紀(jì)初,化學(xué)學(xué)家開始重點苦惱一個早已苦惱上百年的問題:光是波還是粒子。
所謂粒子量子通訊技術(shù)真?zhèn)?/strong>,可以想像成一顆光滑的小球球,每位粒子有確定的位置和速率,運動時直線前進,追尾是會按一定角度大跌。
打開電筒,無數(shù)光子像子彈一樣射向前方。
所謂波,如同往河邊扔塊石頭,形成的水波紋一樣。假如把光看成一種波,可以完美解釋干涉、衍射、偏振等精典光學(xué)現(xiàn)象。
通過雙縫實驗,明白無誤的證明光子既可以是波,也可以是粒子,至于它究竟是哪些,取決于呢的觀測坐姿。
裝攝像頭觀察光子的位置,他就弄成粒子;不裝攝像頭看散射來的斑馬線就是波。
通過這個燒腦的實驗,玻爾總結(jié)出了量子世界三大基本原則:
1.態(tài)疊加原理在量子世界里,一切事物可以同時處于兩種不同的狀態(tài)(疊加態(tài)),各類可能性并存。
例如在雙縫干涉實驗中,一個光子可以同時處在左縫和右縫。這些人類難以想像的疊加態(tài),才是最普通不過的本質(zhì)形態(tài);而在我們看來“正常”的非黑即白,才是一種特例。
2.測不準(zhǔn)原則疊加態(tài)是不可能精確檢測的,例如,精準(zhǔn)測出了粒子的位置,但它的速率永遠(yuǎn)測不住!
這并不是由于儀器精度不夠高,顯然,儀器再好都沒用。這個“不可能”是被宇宙規(guī)律所束縛的“不可能”,而非“有可能但做不到”。
3.觀察者原理似乎一切事物都是多種可能性的疊加,然而,我們永遠(yuǎn)看不到一個既左且右,有黑又白的量子物體,只要進行觀測,必然看見一個確定無疑的結(jié)果,至于究竟聽到哪個態(tài)是隨機的。
二、什么是量子通信
量子通信,更確切和嚴(yán)格的講應(yīng)當(dāng)稱作量子加密通信,這樣尊稱的話,就沒有這么多的歧義。
在通信的時侯,我們?yōu)榱诵畔⒌谋C苄裕鶗π畔⑦M行加密。
有一個秘鑰,是只有A和B曉得的,借助這個秘鑰,A把信息進行處理加密弄成一段密文,這樣即使其他人截取了密文也是一堆亂碼,不能曉得A想傳遞的信息是哪些。而B收到信息以后,借助手上的秘鑰把密文揭秘,就又得到了明文,曉得A想傳遞的信息是哪些。
但是精典的加密通信,特別可能被破解,敵方可能通過破解或其他途徑得悉大家秘鑰,這樣就可以隨便監(jiān)聽大家想傳遞的信息。秘鑰在手,看AB二人的通信如同透明
而量子加密通信,理論上可以做到讓敵方永遠(yuǎn)沒法破解大家的通信。
舉個反例:首先,服務(wù)器生成一堆雙胞粒子A和B,分別發(fā)送給通訊雙方,通過觀測這對糾纏粒子的載流子狀態(tài),就可以生成1個比特的秘鑰,假如有4對糾纏粒子,就可以連續(xù)生成4個比特的秘鑰:“下上下上”,請注意,A、B被觀測后的載流子狀態(tài)是完全隨機的,不要說敵軍,自己人都看不出規(guī)律。
其次,要發(fā)送的“正正反反”是明文編碼,糾纏粒子對隨機生成的“下上下上”相當(dāng)于秘鑰,被通訊雙方剖析為“反正總之”。
陌陌發(fā)的糾錯碼"錯對對錯“是加密后用傳統(tǒng)通訊方法發(fā)送的密文是加密后用傳統(tǒng)通訊方法發(fā)送的密文。接受方將秘鑰“反正總之”和密文“對錯對錯”一結(jié)合,就得到了真實內(nèi)容:“正正反反”量子通訊技術(shù)真?zhèn)?/strong>,也就是二補碼的“1100”。
發(fā)覺沒有?明文、密鑰、密文,兩者厚度完全相同。
最后,為了發(fā)送4個比特的明文“正正反反”,服務(wù)器總共生成了4次隨機秘鑰“下/上/下/上”。
即使敵方領(lǐng)到明文、密文、糾錯碼,量子通信也是安全的。
三、量子通信被指責(zé)的內(nèi)容
量子加密的是秘鑰,信息仍然是傳統(tǒng)信息;量子通信訊號弱;空間量子通信需激光,量子通信衛(wèi)星容易被截癱。
看了《貓、愛因斯坦和密碼學(xué)》這本書,認(rèn)為以上指責(zé)的點都有解。
1、量子通信中存在兩種信道:量子信道和傳統(tǒng)信道。可能被查獲的信息,只有通過傳統(tǒng)信道發(fā)送的“糾錯碼”,而它并不是要發(fā)送的真實內(nèi)容。
2、“墨子號”是靠光子通信的,但不是只發(fā)射一顆光子,而是每秒連續(xù)發(fā)射100萬個光子。有一個光子抵達(dá)地面,足矣。
3、“墨子號”具備遠(yuǎn)距離聯(lián)通標(biāo)靶能力。
4、不受干擾的通訊不存在,假如一定要說這是漏洞,還不如說通訊本身就是有漏洞的行為。
說究竟,就是量子通信這個詞選的不好,其實科學(xué)本身也須要在實踐中檢驗。
我理解就是方向是對的,技術(shù)層面一些東西衰落地,讓炮彈飛一會兒。