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九章问世,背后的意义非常巨大!国人想都不敢想

作者:
2020-12-07 10:50:42

而量子拥有三个极其重要的特性:不可复制,不确定,相互纠缠。这三种特性就是量子通信能做到绝对安全的基础。

所谓的不确定性,来自于著名的“双缝干涉实验”,简单来说就是:当科学家们试图观察光的波动性的时候,他们居然发现:当人们观察光传播过程的时候,光是一个个的粒子,而当人们不观察过程、只看结果的时候,光成了电磁波。

就像一个射手,当没人看他的时候,他百发百中。一旦有人盯着他看,哪怕隔着几公里用望远镜在偷窥,他都完全没办法打中目标。

对此,德国科学家海森堡的解释是:观测仪器会对微观粒子造成影响,人们无法观测到微观粒子的动量和位移。

简而言之:怎么测都测不准。这就是著名的“测不准原理”,也叫“不确定性原理”。

既然怎么测都测不准,那么想复制一个量子也就无从谈起了,所以量子还具有不可复制的特性。

这就等于是“上帝的信封”——别说打开看看了,哪怕只是瞥了封面一眼都能暴露无遗。

第一种技术路线:量子密钥分发

1984年,美国科学家Bennett和密码学家Brassard提出了利用“不可克隆”性质实现量子密钥分发的方案。这种精妙无比的方案,后来被称为“BB84协议”。

从那时起,量子加密通信的时代正式开启了!

BB84协议的核心思路就是用光子(光的量子,量子化的光)的特性来实现密钥的设计。光子有两种状态:圆偏振和线偏振。作为普通人,我们可能不太理解这些术语,但我们只需要知道下面两点就可以了:

简单粗暴来说:

圆偏振有两种状态:左倾和右倾

线偏振有两种状态:水平和竖直

发送者把一个滤光片放在发射器之前,当光子发出后,在滤光片的作用下,光子开始发生偏振。对接收方来说,他并不知道发送者使用什么样的滤光片,于是只能随便选择一个滤光片来进行接收。

当发送者选择“|”竖直滤光片,光子偏振状态将变为竖直,如果接收者恰巧选择十字形状滤光片,光子就能够顺利通过,并不改变最初的偏振状态。

当发送者选择“一”水平滤光片,光子偏振状态将变为水平,如果接收者不巧选择X形状滤光片,光子就无法顺利通过,就会改变最初的偏振状态,接收者拿到的将会是左偏振或右偏振的光子。

在正式进行通讯的时候,发送者发射四个光子,分别按照“竖直、水平、左倾、右倾”的顺序选择滤光片。接受者由于不知道发送者的选择,于是随意地按照“十,X,十,X”的顺序选择了滤光片。