量子通訊是一種基于量子熱學(xué)原理的通訊方法，才能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全的信息傳輸和加密，是未來(lái)信息安全領(lǐng)域的重要研究方向之一。本文將從量子通訊的基本原理、技術(shù)路線和應(yīng)用前景等方面進(jìn)行詳盡介紹。
一、量子通訊的基本原理
量子通訊的基本原理是借助量子力學(xué)中的量子態(tài)糾纏和不確定性原理，實(shí)現(xiàn)信息的傳輸和加密。
1.量子態(tài)糾纏
量子態(tài)糾纏是量子通訊的重要基礎(chǔ)。糾纏是指兩個(gè)或多個(gè)量子系統(tǒng)之間的關(guān)系，在個(gè)別情況下，它們的狀態(tài)之間是密切相關(guān)的，無(wú)論它們之間有多遠(yuǎn)的距離。這些關(guān)系是量子熱學(xué)中的一種非精典特點(diǎn)，與精典數(shù)學(xué)學(xué)中的相關(guān)性不同。比如，當(dāng)兩個(gè)粒子處于糾纏態(tài)時(shí)，假若對(duì)其中一個(gè)粒子進(jìn)申論量，它的狀態(tài)會(huì)頓時(shí)反映在另一個(gè)粒子上，不論它們之間有多遠(yuǎn)的距離。這些“瞬時(shí)互相作用”是量子熱學(xué)中的非精典現(xiàn)象，也是量子通訊中實(shí)現(xiàn)加密的關(guān)鍵。
2.不確定性原理
不確定性原理是量子通訊中的另一個(gè)基本原理。按照量子熱學(xué)的不確定性原理量子傳輸技術(shù)，任何檢測(cè)就會(huì)對(duì)量子系統(tǒng)的狀態(tài)導(dǎo)致擾動(dòng)，檢測(cè)的精度和干擾程度是存在著一定的限制。這就意味著，假如有人企圖盜取傳輸?shù)男畔ⅲ齻儽仨氝M(jìn)行一定程度的干擾，這樣才會(huì)破壞量子系統(tǒng)的狀態(tài)，使其難以重現(xiàn)原始信息。這就是量子通訊中的“量子保密”。
二、量子通訊的技術(shù)路線
量子通訊是一個(gè)多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，須要結(jié)合數(shù)學(xué)學(xué)、數(shù)學(xué)、信息學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)和技術(shù)。在技術(shù)實(shí)現(xiàn)上，目前主要有兩種途徑：量子秘鑰分發(fā)和量子電報(bào)機(jī)。
1.量子秘鑰分發(fā)
量子秘鑰分發(fā)是一種通過(guò)量子力學(xué)原理實(shí)現(xiàn)加密通訊的方式。在量子秘鑰分發(fā)中，發(fā)送方借助量子糾纏的特點(diǎn)，向接收方發(fā)送一串隨機(jī)的單光子，接收方通過(guò)檢測(cè)這種光子的狀態(tài)，可以得到一串隨機(jī)數(shù)，這就是秘鑰。因?yàn)榱孔蛹m纏的特點(diǎn)，任何企圖盜取信息的第三方就會(huì)造成量子態(tài)的崩潰，因而這個(gè)過(guò)程是絕對(duì)安全的。接收方借助這個(gè)秘鑰進(jìn)行加密和揭秘，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)保密通訊。目前，量子秘鑰分發(fā)早已被商業(yè)化并在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮了作用，比如金融、政府和軍事領(lǐng)域。
2.量子電報(bào)機(jī)
量子電報(bào)機(jī)是一種類(lèi)似于傳統(tǒng)電報(bào)機(jī)的通訊方式。在量子電報(bào)機(jī)中，發(fā)送方借助量子態(tài)的不確定性原理，向接收方發(fā)送一串隨機(jī)的量子態(tài)（比如一個(gè)單光子或則一個(gè)糾纏態(tài)），接收方通過(guò)檢測(cè)這種量子態(tài)的狀態(tài)，可以得到一串隨機(jī)數(shù)或則原始信息。因?yàn)榱孔討B(tài)的不確定性，任何企圖盜取信息的第三方就會(huì)造成量子態(tài)的崩潰，因而這個(gè)過(guò)程也是絕對(duì)安全的。
三、量子通訊的應(yīng)用前景
量子通訊具有絕對(duì)安全的特性，可以在保護(hù)個(gè)人隱私、保護(hù)國(guó)家絕密等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。以下是一些量子通訊的應(yīng)用場(chǎng)景：
1.金融交易
在金融交易中，保密性和安全性十分重要。量子通訊可以實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全的交易和信息傳輸量子傳輸技術(shù)，進(jìn)而保護(hù)顧客的隱私和交易的安全性。
2.政府和軍事通訊
政府和軍事通訊中涉及到的絕密信息十分重要，傳統(tǒng)的加密方式容易被功擊和破解。量子通訊可以提供愈發(fā)安全的通訊方式，保護(hù)國(guó)家絕密和保障國(guó)家安全。
3.互聯(lián)網(wǎng)安全
在互聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域，隱私保護(hù)和網(wǎng)路安全是十分重要的問(wèn)題。量子通訊可以提供愈發(fā)安全的通訊方式，進(jìn)而保護(hù)用戶(hù)的隱私和互聯(lián)網(wǎng)安全。
4.醫(yī)療保健
在醫(yī)療保健領(lǐng)域，隱私保護(hù)和保密性也十分重要。量子通訊可以實(shí)現(xiàn)愈發(fā)安全的病人數(shù)據(jù)和醫(yī)療信息的傳輸和儲(chǔ)存，因而保護(hù)病人的隱私和醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全性。
其實(shí)，量子通訊是未來(lái)信息安全領(lǐng)域的重要研究方向之一，具有寬廣的應(yīng)用前景。雖然目前還存在技術(shù)上的限制，但隨著量子計(jì)算機(jī)和量子通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，量子通訊將會(huì)成為未來(lái)信息傳輸和保密的重要工具。
來(lái)自：零度常識(shí)