||
刚在网上浏览,看到有篇文章说:【量子通信用的量子纠缠在理论本身都还有很大的问题(连爱因斯坦都搞不懂),真正的量子通信是要通信内容都用量子加密】。感觉有必要科普一下。首先,量子通讯不一定需要量子纠缠;其次,量子通讯不需要全部量子加密。
那么量子加密是怎么工作的呢? 一种机制是利用了量子力学中的测不准原理。假设一个光子的偏振方向是45度角,如果用水平-垂直方向的仪器去测,测出偏振或者是水平、或者是垂直,没法同时测定两个分量。测完之后,光子就是在水平或者垂直方向偏振了,再去测量也就无法得出原来的偏振信息。利用这个量子测量原理,我们可以设计一个通讯机制,如果有人窃听,信号就变了(注一)。
根据这个量子原理的一种协议方案叫着 BB84,工作原理是一方用随机变化的两组基坐标 + 与 X 随机发出一系列量子态信号--如偏振光子,接收方并不知道发送方的信号比特采用哪个基坐标,也就随机选择测量方向。双方得到各自测量的数据后,将各自的基坐标选择通过普通通讯渠道公开,这样就知道双方应该有哪些数据是相同的,然后从中选择部分作为密码。如果中间有人进行窃听测量,窃听者也不知道发送者用的什么基坐标,也只能随机测量,这就会改变约一半的信号,通讯双方就对不上了。。。 整个过程完全是单系统测量。可见,这个BB84 密码约定过程并不涉及量子纠缠,而是测量单个光子的状态。
有人在网上还提出一个问题,如果有云雾怎么办?从上面可以看出,量子通讯卫星的主要用途是密码约定,而不是通讯本身。量子通讯卫星在低轨道运行,通讯卫星在3万多公里的同步轨道运行。约定了密码之后,普通的微波通讯通过同步轨道的通讯卫星继续。又有人说,量子卫星被干扰怎么办?如果真是大国之间冲突,对方的卫星都可能被干扰、致盲甚至击毁 -- 不管是量子还是非量子通讯卫星。量子通讯不是万能的,只是防备在不知不觉中被人窃取信息。
通讯保密真有那么重要吗?甲午战争后,李鸿章去日本求和,他跟清庭的通讯被破译,让日本人知道了清政府的求和底牌,李鸿章怎么讨价还价也不管用了。二战期间德国、日本的密码都被破译了,而且它们还蒙在鼓里,盟军虽然还是打得很辛苦,但掌握了关键信息是胜利的重要因素。今天的武器比那时的准确多了,信息安全也就更为重要。
注一:读者可能问,如果窃听者像钓鱼网站一样,假装就是通讯的一方呢?这是另一个问题,叫做身份确认(authentication)。在网上购物,卖方网站得通过专门的验证中心进行身份核实,我们的计算系统里预先设置了验证中心的地址。
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-7-17 09:20
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社