首先量子通信用到的量子纠缠,其因为测量引起的变化是可以超过光速的,这是来源于波函数的非定域性。由于量子密钥分发是唯一接近实用的技术,所以现在所谓的量子通信一般指的就是量子密钥分发,量子密钥分发现阶段并未使用量子纠缠,绝大多数量子密钥分发实验都是采用了单量子方案,因为真正可以产生随机数的是对单量子叠加态的测量。
1、量子通信是什么原理?
张三想给女友发送一条信息:LOVE。为了信息保密,他引入了密钥: 1 2 3 4,就是把每个明文中字母按照字母表顺序向后错一个、两个、三个、四个,得到:MQYI,女友得到MQYI信息后反推-1-2-3-4就得到了LOVE。这就是密码学中的对称加密算法,总结:LOVE就是明文, 1 2 3 4就是密钥,MQYI就是密文,对称加密算法就是加密方式,这就是基本信息通信原理。
数学家香农经过计算得出一个数学结果:如果密钥等于或大于明文的随机字符串,并且每次通信都更换密钥,那么即使黑客获知了密文和加密算法也无法倒推得到明文,所以任何通信安全的本质就是密钥的安全配送。如果通过经典通信方式传送密钥就会有被窃听的风险,因此量子通信可以做到在不发送密钥的情况下,对方也能得到密钥。量子通信能超过光速吗?答案是目前科学理论还不能支持,更不能做到,
量子通信一般包括量子密钥分发、量子隐形传态等。由于量子密钥分发是唯一接近实用的技术,所以现在所谓的量子通信一般指的就是量子密钥分发,量子密钥分发是通过一系列操作使得通信双方不需要配送密钥,就能拥有相同的字符串左右通信密钥。量子密钥分发现阶段并未使用量子纠缠,绝大多数量子密钥分发实验都是采用了单量子方案,因为真正可以产生随机数的是对单量子叠加态的测量,
通过线偏振方法去测量一个未被测量过的光子,有50%可能是水平偏振,还有50%可能是竖直偏振。同理用圆偏振方法测量,有50%可能是左旋,还有50%可能是右旋,现在假设有一个光子,我们用线偏振方法测量,假设得到水平偏振结果。然后我们一直对这个光子进行线偏振测量,那么这个光子测的结果永远都是水平偏振,但此时我们改用圆偏振方法测量,那么它就会有两种可能结果,要么是左旋,要么是右旋。
假设得到了左旋结果,同理我们再用圆偏振方法测量这个光子,它就会一直是左旋,这时我们再改用线偏振方法测量,它又会出现两种测量结果可能,即水平偏振或者竖直偏振。如果我们用BB84协议进行操作,那么首先我们可以规定量子偏振的信号:左旋:0,右旋:1,水平偏振:0,竖直偏振:1,我们现在模仿张三给女友发送信息通信的第一个阶段:张三随机用一个方法测量某个光子,并记录测量值并将这个光子发给女友,女友也随机采用一个测量方法去测量这个光子并把值记录下来,这样的操作重复若干次后进入通信第二阶段:张三和女友通过网络公布各自的测量方法,然后双方比对与对方的测量方法,保留测量方法一样的值,丢弃测量方法不同的值,因为测量方法一致,所以对应的值也必然相同,这样双方就拥有了一串相同字符串,这个字符串就可以作为密钥。
以上就是量子通信基本原理,目前我国在量子通信领域基于全球领先位置,美国想窃取我国重要信息情报绝对不可能,这对于美国而言比什么都难受,因为美国习惯于在科技领先的情况下窃取其它国家的情报,美国同样熟知孙子兵法,在不能做到知己知彼的情况下,美国决然不敢对中国发动战争。当然凡事都有例外,印度是世界上唯一一个敢在不知己知彼情况下贸然出兵的国家,他们的勇气超过了量子纠缠,
2、量子通信的速度超越电磁信号通信了吗?有什么依据吗?
电磁信号即电磁波,它的速度在真空中是光速,在导线中速度也非常接近光速。量子通信的速度无法超过光速,所以也无法超过电磁信号的速度,这个可以从两方面来理解,首先量子通信用到的量子纠缠,其因为测量引起的变化是可以超过光速的,这是来源于波函数的非定域性,但是这个变化不能用来传递任何信息,这个来源于量子测量的随机性。