基于量子密钥分发的量子保密通信

时间：2022-02-17 17:26:15

基于量子密钥分发的量子保密通信是迄今唯一原理上无条件安全的通信方式。量子密钥分发是指利用量子态来加载信息，通过一定的协议产生密钥。量子力学基本原理保证了密钥的不可窃听，从而实现安全的量子保密通信。量子保密通信的安全性基于物理学基本原理，与计算复杂度无关，即使未来强大的量子计算机问世也不会对其安全性形成威胁。

量子密码学是保护关键信息的重要安全解决方案。在没有量子密钥的情况下，以量子态编码的数据实际上是无法破解的，量子密钥大体上来说是用于解密加密信息的随机数表。二进制数字电子计算机基于晶体管和电容器，其数据编码为二进制数字（位）。量子计算使用位或量子位。

量子信息科学是量子力学与信息学交叉形成的一门边缘学科。近年来，量子信息学给经典信息科学带来了新的机遇和挑战，量子的相干性和纠缠性给计算科学带来迷人的前景。量子信息科学的诞生和发展，反过来又极大丰富了量子理论本身的内容，深化了量子力学基本原理的内涵，并进一步验证了量子论的科学性。

当前加密方法的安全性，特别是基于非对称密码体制的密钥交换机制的安全性，面对量子计算机巨大的计算能力已经使高价值的敏感数据面临被恶意行为者解密的风险。为长期保护政府或企业重要数据，需要转向或引入新的密码解决方案。

用发展的眼光看，随着微纳加工、超冷原子量子调控等技术的不断进步，人类将能够制备出越来越复杂、功能越来越强大的各种人造量子系统。例如包括量子计算机芯片在内的各种量子电路，其功能和信息处理能力将远远超过我们正在使用的经典芯片，并且更加节能；再如可望制备出达到量子极限的能量收集和转换器件，将引发能源变革；也有望大幅提升对时间、位置、重力等物理量超高精度的测量，不仅实现超高精度的潜艇定位、医学检测等，也将加深对物理学基本原理的认识。

随着电子商务、移动支付和互联网金融等新兴业务的蓬勃发展，通信与网络技术的触角已经深入到社会经济生活的各个角落。近年来不断曝光的监控窃听丑闻和用户隐私泄露事件进一步加剧了人们对于网络信息安全的忧虑与关注。传统加密技术通过算法和密码加解密在“明文”与“密文”间进行转换，以保护敏感信息的私密性和完整性，由算法的计算复杂度保证密码的安全性。量子计算技术的快速发展将对计算安全性构成挑战，由于量子计算巨大的信息携带量和高效的并行处理能力，能够非常快速地对密文进行计算破解，将对互联网信息安全的基础造成严重威胁。

人们发现量子通信的保密性能也非常好，这就不得不说一下量子密钥分发。我们都知道计算机采用的是二进制，就可以储存很多的信息，所以量子态只要存在两种状态就行了，就可以通过许许多多的量子来共同表达，所以量子密钥分发就是通过通信双方共享一个密钥，并且通过它来对信息的加密和解密。

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