量子密碼通信原理
在科幻小說(shuō)《星際旅行》中，星球戰(zhàn)士可以在某一地點(diǎn)突然消失，而瞬間之后卻出現(xiàn)在遙遠(yuǎn)的另一地點(diǎn)。那么，現(xiàn)實(shí)生活中是否存在某種手段，可以把某一客體以最快捷的方式輸送到遙遠(yuǎn)的另一地點(diǎn)呢？如果有，那是一種什么樣的手段呢？量子信息學(xué)研究，正是實(shí)現(xiàn)這種“遠(yuǎn)程傳送”幻想前的最腳踏實(shí)地的基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)研究——要想實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程瞬間傳送，必須找到相距遙遠(yuǎn)的兩個(gè)客體之間的感應(yīng)狀態(tài)以及信息隱性傳輸?shù)姆绞健＿@一研究，首先必須從微觀世界的分子、原子、粒子層面做起。在微觀世界里，存在著一種“量子糾纏”現(xiàn)象，即不論兩個(gè)粒子間的距離多遠(yuǎn)，一個(gè)粒子的任何變化都會(huì)影響到另一個(gè)粒子，讓另一個(gè)粒子獲得“感應(yīng)”，這種現(xiàn)象也被愛因斯坦稱為“遙遠(yuǎn)地點(diǎn)間幽靈般的相互作用”。于是，“多粒子糾纏態(tài)的制備與操縱”成為近年來(lái)國(guó)際上量子物理與量子信息研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。
量子信息傳輸?shù)倪h(yuǎn)景意義還不僅在于星際旅行，它對(duì)研制功能強(qiáng)大的超級(jí)計(jì)算機(jī)和實(shí)現(xiàn)‘萬(wàn)無(wú)一失’的通信保密系統(tǒng)，也具有非常誘人的應(yīng)用前景。
現(xiàn)在的信息時(shí)代，研究量子計(jì)算機(jī)帶來(lái)最大的好處就是用同樣速度計(jì)算機(jī)來(lái)化解400位自然數(shù)的話，用世界最快的計(jì)算機(jī)要算100億年，如果量子計(jì)算機(jī)研制出來(lái)只要算一分鐘。所以這會(huì)給我們的信息帶來(lái)新的革命。
量子密碼術(shù)是密碼術(shù)與量子力學(xué)結(jié)合的產(chǎn)物，它利用了系統(tǒng)所具有的量子性質(zhì)。首先想到將量子物理用于密碼術(shù)的是美國(guó)科學(xué)家威斯納。威斯納于1970年提出，可利用單量子態(tài)制造不可偽造的“電子鈔票”。但這個(gè)設(shè)想的實(shí)現(xiàn)需要長(zhǎng)時(shí)間保存單量子態(tài)，不太現(xiàn)實(shí)。貝內(nèi)特和布拉薩德在研究中發(fā)現(xiàn)，單量子態(tài)雖然不好保存但可用于傳輸信息。1984年，貝內(nèi)特和布拉薩德提出了第一個(gè)量子密碼術(shù)方案，稱為BB84方案，由此迎來(lái)了量子密碼術(shù)的新時(shí)期。
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