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利用 “受激辐射”破解BB84协议的一种方案

已有 2460 次阅读 2019-5-5 15:23 |系统分类:科研笔记| BB84协议, 受激辐射, 量子不可克隆, 激光物理

利用 “受激辐射”破解BB84协议的一种方案

何谓“受激辐射”? 《科普中国.科学百科》审定的解释是:

受激辐射发出的光子和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态全相同”——这个被无数激光器工作证明的事实,决定了:但凡有“受激辐射”概念,懂一点激光物理的学者,都不可能接受“未知量子态不可克隆原理”为真。

因此,以“未知量子态不可克隆原理”为基础,论证量子保密通信“绝对安全”,犹如将高楼盖在流沙上——是靠不住的。

激光器,(英语:Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)缩写就是“LASER”,又被直译为“光量子放大器”,其所以能够对光量子进行数量扩增(克隆),还因为:技术上,我们能够做到,让一团激光介质中的绝大多数原子都处于“激发态”,从而,理论上,如果激光介质中没有“自发辐射”和“受激吸收”,仅有“受激辐射”,那么,当频率匹配之外来光子从“激发态激光介质”中穿过时,就可以1个扩增为2个,2个扩增为4个,呈几何级数增殖,所增殖的光子,都具有“和外来光子的频率、位相、传播方向以及偏振状态全相同”的特点。

真实的激光介质中,不可能没有“自发辐射”和“受激吸收”,使得,从激光介质中射出的光子,还有源于激光介质中自发辐射产生的光子、以及对自发辐射光子扩增放大而来的光子。

对于激光器设计人员而言,“放大自发辐射”(专业术语缩写“ASE”)是一种难以彻底排除的存在,降低了所期望产生之激光的产生效率。但是,这个ASE的存在,有力地证明了:“激发态激光介质”对于其中穿过的光子,只要符合频率要求,都可以扩增放大。

因此,如下图所示的装置,

可以对图中光子X,实现数量扩增,得到N个X光子,当这个入射的X光子是BB84协议约定光子时,出射的N个X光子,虽然混杂在其它ASE光子中,但是,由于“自发辐射”光子偏振方向是完全随机的,作为BB84协议约定之X光子的偏振方向是4个确定的方向之一,通过对出射光在4个约定偏振方向上的强度比较,不难判定X光子的偏振方向,从而,伊芙根据对X光子偏振方向的检测结果,发送一个同样偏振态的光子给鲍勃,就完全可以实现对爱丽丝、鲍勃间的“量子保密通信”实现不被察觉的侦听。




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