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量子通信本质是激光通讯?量子纠缠态不能测量为何能传输密钥?

发布时间:2019-05-15 14:57 来源:未知 编辑:admin

  也许这个引出这个话题的朋友有些误解,当前传统意义上的量子通讯并不能做到直接的量子纠缠通讯,毕竟量子叠加态的波函数会随着测量而坍塌,因而从理论上否决了直接使用量子纠缠通讯的可能!也许这就是很多攻击量子通讯是挂羊头卖狗肉的重要论点!但事实上量子通讯从来都没有标榜过自己是量子纠缠通讯,下面我们就来简单了解下当前如火如荼开展的量子通讯是个嘛玩意!

  很明显量子纠缠无法直接传输信息,因此当前的量子通讯并不是直接的量子纠缠通讯!而是量子密钥+传统通讯的一种混合通讯方式!准确的说在这种通讯中,被分离了的纠缠态光子只担任密钥的传输,而数据传输还是通过传统信道来进行的!

  传统通讯方式是密钥和通讯数据走的是同一个通道!而量子加密通讯方式是量子密钥信道和传统信道是分离的,或者至少在传递模式上是分离的!看到这里吃瓜群众有一个疑问了,既然量子纠缠无法传递有效信息,那么它是怎么传递密钥的?毕竟密钥也是信息不可分割的一部分!

  这就不得不提一下BB84协议,这是Bennett和Brassard在1984年提出了世界上第一个量子密码协议:BB84协议!在协议中采用的并不是测量纠缠态光子的幽灵般的超距作用,而是利用了一对分离光子的偏振态!在协议中采用的线偏振和圆偏振是共扼态,根据海森堡测不准原理,两个偏振态只会有一个准确!因此假如有第三方窃听者在光路中测量这些光子的偏振态时,那么其纠缠光子的状态就会发生变化,使得发送方和接收方能都能发现有第三个人的存在!并且线偏振态和圆偏振态是非正交的,无法制造一模一样状态的光子来欺骗接收方,海森堡测不准原理和纠缠态光子无法克隆的原理保证了BB84协议的绝对安全性!

  量子加密通讯并没有规定必须使用哪种数据通道,我们可以使用传统的无线电通讯,或者光纤通讯,或者有线电缆通讯都没有影响,因为量子密钥发放是独立的通道!就像你我手中钥匙已经快递过来了,那把锁是海运还是空运又或者是公路运输有什么关系?

  从BB84协议方式来看,理论上是不可能破解的!但它的发放机制可能存在漏洞,实际量子密钥分配(QKD)发放模式如下:

  理论上的QKD是绝对安全的,但实际的QKD系统与理论模型之间还存在难以消除的偏差,原因是QKD系统采用的四个信号源不可能做到完全一致!因此系统中不可避免的存在边带信号,第三者可以通过分辨四种信号源发出的不同特征获取密钥信息!这是QKD系统理论上存在的漏洞,而最近上海交通大学研究团队则是通过注入种子频率光子取得谐振,进而复制出密钥光子获取密钥!密钥盗取成功率达到了60%以上!当然这些方式并不代表量子密钥不堪一击,首先这种模式必须突入QKD发放核心,相当于给猫去挂上铃铛的过程!其次这并不是量子密钥发放的理论漏洞,而是实际器件偏差所产生,未来随着发放技术的改进和设备偏差的减小,这种窃听方式将会被杜绝!

  其实这混淆了科学研究与商业模式两个概念,有规定科学研究不能与商业模式相结合吗?如果有良好的商业应用前景,以良性循环推进与促进科学研究,这不是事半功倍么?难道科学研究真的要和商业行为绝缘?这样的思维只能固步自封,闭门造车!还要将科学封闭在自我陶醉的圈子里吗?这是对科学不负责任,更是对未来不负责任!

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