原標題:《我連量子加密都不懂，你是通訊員。》

我們在網上轉賬，購物的時候，有沒有想過自己的信息是否安全。別擔心，突然有一天，有人破解了你的銀行卡密碼，讓你的錢不見了~

所以為了保證我們的信息安全，所有的信息加密算法都在不斷升級。

首先，我們來介紹一下傳統通信是如何實現信息加密的:

傳統的通信加密過程如下:

傳統通信加密過程

1.發送方寫出明文，通過加密算法和密鑰將明文編譯成密文。

2.密文被傳送給接收者。

3.接收者通過解密算法和密鑰將密文翻譯成明文。

由此可見，密鑰在加密通信過程中非常重要。

以目前保護我們電子錢包的RSA密鑰為例如果要破解RSA加密的秘鑰，必須用非常暴力的方法，把一個超級大數分解成兩個素數的乘積，用我們的超級計算機太湖之光也要幾十年才能破解

看到這里有沒有高枕無憂的感覺不要掉以輕心！量子計算的時代已經開始

當計算不再是問題，信息安全就成了問題。

如果量子計算機將是刺破現有加密系統的長矛，那我們以后該如何保護自己的錢包和那些羞于見人的小秘密呢我們能不能就這樣算了

當然不是！魔法是唯一能打敗魔法的東西，量子加密是量子計算機無法攻破的安全盾牌它不能被竊聽，不能被破譯，是一種無條件安全的通信加密方法

接下來就和大家一起親近一下吧！

01.什么是量子。

為了不把大家嚇跑，我們可以簡單的理解為量子是物理學中最小的不可分的基本單位比如光的最小單位是光子，也就是光量子，是量子的一種

02.量子加密和傳統加密有什么區別。

剛才我們提到了鑰匙在傳統交流中的重要作用。量子加密的優勢在于它的終極秘密量子密鑰！

與目前的普通密鑰相比，量子密鑰更安全，可靠，不可破譯。

簡單來說，量子加密通信分為兩步。

量子通信加密過程

1.通過量子信道的量子密鑰分配量子衛星發送一對完全隨機的，只有通信雙方知道的量子密鑰在這一步中，只生成和分發密鑰

2.傳統信道中的密文傳輸利用獲得的量子密鑰，發送方將信息加密成密文，接收方對接收到的密文進行解密，從而實現通信的完全保密

03.量子密鑰就這么靠譜為什么

真的這么靠譜！這種可靠性取決于量子的隨機性和不可復制性。

隨機性

在量子密鑰分發過程中，量子衛星隨機發送偏振態不同的光子對。

為了測量量子衛星發出的光子態，作為接收方的通信雙方都要建立測量基地對于每一個隨機偏振的光子，接收器都要隨機放置一次測量基座進行測量

當測量基座接收到每個光子時，要根據以下條件判斷接收到的信息是1還是0。

量子衛星的光子偏振態

接收端測量基座的放置狀態

那么，衛星發出的光子的偏振態是怎樣的呢。

接收端的測量基分為幾個狀態。

怎么判斷收到的信號是0還是1。

末端發出的光子有四種偏振態:90°偏振，0°偏振，45°偏振，135°偏振。

末端光子偏振態

0極化

90°極化

40°極化

15極化

接收端的測量基準有兩種狀態:正和斜。

接收端—測量基礎狀態

鄭方

傾斜釋放

從上圖可以看出:

0°偏振和90°偏振的光子只能由正測量底座識別如果遇到傾斜的測量基座，就無法識別

45°偏振和135°偏振的光子只能被傾斜放置的測量底座識別，如果遇到正置的測量底座則無法識別。

如果無法識別呢我們只能靠量子的神奇特性——隨機性來認倒霉，進行隨機分配

對于無法識別的偏振光子，哪個代表0哪個代表1會隨機賦值，這恰恰是對量子密鑰超級保密性的最強殺傷。

發射端

接收端

光子偏振態

測量基礎狀態

測量基礎狀態

0極化

0或1

90°極化

0或1

40度偏振

0或1

15度偏振

0或1

舉個例子，衛星發射機隨機發送一系列偏振態不同的光子對，一個給A，一個給b。

為了便于理解，假設量子衛星發送給A和B的隨機糾纏量子對的偏振方向如下:

光子極化

情況

接收端A和B采用以下隨機測量基進行測量，分別可以獲得:

測量基座

情況

0或1

測量基座

情況

0或1

那么A和B保持對應于同一個測量基的信息，我們稱之為量子密鑰！

所以上例中的量子密鑰是001，如下圖所示。

最后

鍵

在這種傳統的通信過程中，是不需要擔心被竊聽的，因為即使竊聽，你也只能得到雙方相同和不同的測量基，但對于竊聽者來說是沒用的，除非他能竊聽到量子衛星發送給雙方的量子信號。

有人可能想問，如果現在還有厲害的人可以竊聽量子衛星發送給通信雙方的量子信號呢。

答案是絕對不可能！還得說說量子的另一個重要特性~

不可復制性

因為量子是不可復制的，也就是不破壞它的狀態就無法復制或測量，所以竊聽是可以立刻被檢測到的。

值得注意的是，量子衛星分發密鑰時，密鑰中的每一對量子都處于糾纏狀態如果其中一個量子改變，另一個量子的狀態也會相應改變

也就是說，如果竊聽者想要截獲量子密鑰，那么就需要測量量子信道中的量子信號根據不可復制性，量子信號在測量過程中會自我改變

進而會導致雙方密鑰接收方接收到的亂碼信號大量增加，從而暴露出自己竊聽的存在，可以說是偷雞不成蝕把米。

此外，每個密鑰字符串都是隨機生成的。一旦被竊聽，通信雙方都能立刻察覺，立刻修改密碼，這樣就實現了100%加密~

04.「量子加密」哪家強。

邊肖自豪地說:只有中國擁有世界領先的秘密武器——墨子衛星！墨子量子科學實驗衛星是為量子通信而研制的。

目前，量子通信已經開始走向實際應用。

日前，全球首條量子保密通信干線——京滬干線正式開通京滬干線傳輸距離2000多公里，途經北京，上海等城市，主要承載重要信息的保密傳輸

京滬干線建成后，經歷了兩年多的相關技術驗證和應用示范，以及大量的穩定性試驗，安全性試驗和相關標準化研究結果表明，京滬干線可以抵御目前已知的所有竊聽攻擊，網絡密鑰的分發可以支持超過12000個用戶同時使用

05.「量子加密」何時普及。

雖然量子通信在國內已經投入使用，但是要實現大規模通信還有很多困難。例如:

量子信道傳輸還是有距離限制的:長距離傳輸帶來的信號消耗——傳輸后信號丟失

量子通信衛星數量還很少:中國還需要發射更多的量子通信衛星，形成覆蓋全球的量子通信網絡。

目前，中國科學家仍在量子傳輸領域不斷取得突破，捷報頻傳讓我們有理由相信，任重道遠，但并非遙不可及

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