量子通訊是一種基于量子熱學(xué)原理的通訊方法，才能實現(xiàn)絕對安全的信息傳輸和加密，是未來信息安全領(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)。糾纏是指兩個或多個量子系統(tǒng)之間的關(guān)系，在個別情況下，它們的狀態(tài)之間是密切相關(guān)的，無論它們之間有多遠的距離。這些關(guān)系是量子熱學(xué)中的一種非精典特點，與精典數(shù)學(xué)學(xué)中的相關(guān)性不同。比如，當兩個粒子處于糾纏態(tài)時，假若對其中一個粒子進申論量，它的狀態(tài)會頓時反映在另一個粒子上，不論它們之間有多遠的距離。這些“瞬時互相作用”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)，任何檢測就會對量子系統(tǒng)的狀態(tài)導(dǎo)致擾動，檢測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行一定程度的干擾，這樣才會破壞量子系統(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)等多個學(xué)科的知識和技術(shù)。在技術(shù)實現(xiàn)上，目前主要有兩種途徑：量子秘鑰分發(fā)和量子電報機。
1.量子秘鑰分發(fā)
量子秘鑰分發(fā)是一種通過量子力學(xué)原理實現(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，向接收方發(fā)送一串隨機的單光子，接收方通過檢測這種光子的狀態(tài)，可以得到一串隨機數(shù)，這就是秘鑰。因為量子糾纏的特點，任何企圖盜取信息的第三方就會造成量子態(tài)的崩潰，因而這個過程是絕對安全的。接收方借助這個秘鑰進行加密和揭秘，進而實現(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.量子電報機
量子電報機是一種類似于傳統(tǒng)電報機的通訊方式。在量子電報機中，發(fā)送方借助量子態(tài)的不確定性原理，向接收方發(fā)送一串隨機的量子態(tài)（比如一個單光子或則一個糾纏態(tài)），接收方通過檢測這種量子態(tài)的狀態(tài)，可以得到一串隨機數(shù)或則原始信息。因為量子態(tài)的不確定性，任何企圖盜取信息的第三方就會造成量子態(tài)的崩潰，因而這個過程也是絕對安全的。
三、量子通訊的應(yīng)用前景
量子通訊具有絕對安全的特性，可以在保護個人隱私、保護國家絕密等領(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。量子通訊可以實現(xiàn)絕對安全的交易和信息傳輸量子傳輸技術(shù)，進而保護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，保護國家絕密和保障國家安全。
3.互聯(lián)網(wǎng)安全
在互聯(lián)網(wǎng)安全領(lǐng)域，隱私保護和網(wǎng)路安全是十分重要的問題。量子通訊可以提供愈發(fā)安全的通訊方式，進而保護用戶的隱私和互聯(lián)網(wǎng)安全。
4.醫(yī)療保健
在醫(yī)療保健領(lǐng)域，隱私保護和保密性也十分重要。量子通訊可以實現(xiàn)愈發(fā)安全的病人數(shù)據(jù)和醫(yī)療信息的傳輸和儲存，因而保護病人的隱私和醫(yī)療數(shù)據(jù)的安全性。
其實，量子通訊是未來信息安全領(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，但隨著量子計算機和量子通訊技術(shù)的不斷發(fā)展，量子通訊將會成為未來信息傳輸和保密的重要工具。
來自：零度常識
