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量子加密通訊技術(shù)是如何實(shí)施的

由于關(guān)于###保密之量子加密通訊，好像目前爭論很大，尚無權(quán)威官方給出明確定論。但就此我試著以我個(gè)人的理解和語言，來描述一下量子加密通訊技術(shù)是如何實(shí)施的。

簡單來說量子力學(xué)中微觀粒子具有波粒二象性，根據(jù)海森堡不確定性原理表明，粒子的位置與動量不可同時(shí)被確定，位置的不確定性與動量的不確定性遵守一D不等式關(guān)系。若我們將加密密鑰以量子密鑰形式組合，在傳輸過程中，任何的物理觀測都會引起量子坍塌，改變其量子態(tài)，因而，密鑰也發(fā)生變化，得之無用。
以光子為例，光子是一個(gè)典型的量子，光子具有偏振特性，利用光學(xué)偏振片可改變其偏振態(tài)。發(fā)射量子密鑰可將采用一種十字交叉的濾鏡，而濾鏡設(shè)置可分成兩種類型的擺放角度，即+型濾鏡和×型濾鏡，+型濾鏡就是可以原樣讓豎的或者橫的方向上的偏振光子穿過，而當(dāng)光子是斜的偏振方向時(shí)，光子則有時(shí)也能穿過這種+型濾鏡，有時(shí)則不能穿過去，而能穿過的光子表現(xiàn)出的偏振方向根據(jù)偏振角度不同，會有時(shí)表現(xiàn)為橫的，還有時(shí)是豎的，總之就變得不確定甚###就被濾掉了。同理，對于×型濾鏡來說，它相當(dāng)于是將+型濾鏡旋轉(zhuǎn)了45°角，它是能讓傾斜偏振狀態(tài)的光子輕易原樣穿過，傾斜角度可以是左斜（-45°）或者右斜（+45°），那么當(dāng)橫或豎的光子穿過這個(gè)×型濾鏡后，也是你無法確定它會變成左斜或者右斜，或者是穿不過去。這樣我們就###少有了兩種測量濾鏡設(shè)置模式，而###終我們探測到的不論是怎樣偏振方向的光子，在橫豎類中我們可規(guī)定：橫為0，豎為1，而斜方向類中我們可規(guī)定：左斜為0，右斜為1，也就是經(jīng)過濾鏡之后，我們就是不論###終偏振方向?yàn)樨Q或橫或左斜或右斜，總之我們都可以用0和1來表示，或者是沒探測到的空。而且，從技術(shù)上可以將這個(gè)濾鏡設(shè)置擺放角度可以隨機(jī)在這兩種擺放角度間進(jìn)行切換，也就是在應(yīng)用中，每一組對光子的測量，就濾鏡擺放角度而言可以形成一個(gè)隨機(jī)的序列，以###大限度提供密鑰的隨機(jī)性也就是增加了破解難度。

以單向發(fā)射探測光子為例，假設(shè)有一個(gè)光子發(fā)送方a，另有一個(gè)光子接受方b，首先a先用自己隨機(jī)產(chǎn)生的濾鏡模式序列測量自己光子發(fā)生器所發(fā)出的光子序列，光子被逐個(gè)由+或×組成的偏振序列測量并立刻隨機(jī)地坍縮（量子被檢測即坍縮）###終確定為某種偏振形式，a所測出結(jié)果為0與1或空的一組數(shù)字序列，其中所夾雜的空。然后將該光子序列送達(dá)準(zhǔn)備接收方b，b又按他自己隨機(jī)產(chǎn)生的偏振模式序列也可測得一組間或?yàn)榭盏挠?和1組成的數(shù)字序列。然后b把他的測量濾鏡設(shè)置序列告知a，該濾鏡設(shè)置序列其實(shí)都無所謂保密不保密，公開發(fā)布也沒問題，a此時(shí)也把其隨機(jī)生成的濾鏡設(shè)置序列同樣可以公開地告知b，雙方將這兩組序列按照序號依次對照，兩組偏振+或×序列應(yīng)該有約50%是相同的，經(jīng)對比這些相同偏振濾鏡設(shè)置所測得的數(shù)據(jù)兩個(gè)人應(yīng)該是保證相同的，要么都為0，要么都為1，而那些光子測量所采用濾鏡設(shè)置不相同的，則就棄之不用�？傊�###后雙方就只挑出哪些雙方相同濾鏡設(shè)置角度的相應(yīng)測量序號保留，此過程叫做協(xié)商，可以公開進(jìn)行，讓第三方幫校核也都是可以的，確定好這串?dāng)?shù)字后，a和b雙方就各自回去查相應(yīng)序號上自己所測的究竟是0還是1，那么雙方就都在自家暗自各形成了一組0或1組成的保密序列。而這組0和1組成的數(shù)字a和b雙方將一模一樣，而這個(gè)，就是通過物理光子偏振所形成的量子密鑰了。雙方通過這個(gè)密鑰就可以加密解密文件相互通訊了，而加密好的文件用常規(guī)的互聯(lián)網(wǎng)或光纖或衛(wèi)星通訊等方式發(fā)出給對方，經(jīng)加密的文件傳輸也不怕被他人竊取，他人沒有密鑰無法破解文件。

當(dāng)然，正真的量子密鑰要操作比此要復(fù)雜多，期間會加入各種量子技術(shù)以達(dá)到###大保密性。但其原理原理原型還是不會變的。

首頁 > 電工基礎(chǔ) > 日期：2022-6-25 來源：Internet 作者：yq 瀏覽量：