量子密码通信原理
在科幻小说《星际旅行》中,星球战士可以在某一地点突然消失,而瞬间之后却出现在遥远的另一地点。那么,现实生活中是否存在某种手段,可以把某一客体以最快捷的方式输送到遥远的另一地点呢?如果有,那是一种什么样的手段呢?量子信息学研究,正是实现这种“远程传送”幻想前的最脚踏实地的基础理论与实验研究——要想实现远程瞬间传送,必须找到相距遥远的两个客体之间的感应状态以及信息隐性传输的方式。这一研究,首先必须从微观世界的分子、原子、粒子层面做起。在微观世界里,存在着一种“量子纠缠”现象,即不论两个粒子间的距离多远,一个粒子的任何变化都会影响到另一个粒子,让另一个粒子获得“感应”,这种现象也被爱因斯坦称为“遥远地点间幽灵般的相互作用”。于是,“多粒子纠缠态的制备与操纵”成为近年来国际上量子物理与量子信息研究领域的热点。
量子信息传输的远景意义还不仅在于星际旅行,它对研制功能强大的超级计算机和实现‘万无一失’的通信保密系统,也具有非常诱人的应用前景。
现在的信息时代,研究量子计算机带来最大的好处就是用同样速度计算机来化解400位自然数的话,用世界最快的计算机要算100亿年,如果量子计算机研制出来只要算一分钟。所以这会给我们的信息带来新的革命。
量子密码术是密码术与量子力学结合的产物,它利用了系统所具有的量子性质。首先想到将量子物理用于密码术的是美国科学家威斯纳。威斯纳于1970年提出,可利用单量子态制造不可伪造的“电子钞票”。但这个设想的实现需要长时间保存单量子态,不太现实。贝内特和布拉萨德在研究中发现,单量子态虽然不好保存但可用于传输信息。1984年,贝内特和布拉萨德提出了第一个量子密码术方案,称为BB84方案,由此迎来了量子密码术的新时期。
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