虽然以前的通信方式和量子通信都是使用激光,但是使用的方式、其中的科学道理和测量的仪器都是完全不一样的,怎么能叫量子通信的本质就是激光通信呢。量子通信是由量子态携带信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程,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。
1、量子通信的意义是什么?
2016年8月16日,世界上第一颗量子通讯卫星‘’墨子‘’号在中国酒泉发射成功,它首次实现卫星与地面的量子通信,它也是世界上首个实现千公里级量子纠缠分发的卫星!所谓的‘’量子纠缠‘’:两个量子无论相距多远,只要一个发生变化,另外一个随之瞬间变化,不受四维时空的约束;量子通信就是利用单个光量子不可分割、量子态也不可复制的特性保证信息不能被破解;量子通信的双方以量子态作为信息载体建立通信密钥。
而这个密钥是随机的,任何宏观的观察、打扰(计算、窃听),试图截获、测量量子密钥的做法都会改变量子态,传输的信息立即被破坏,成为无效信息!最牛的是,信息的接受者从量子态的改变立即可以得知密钥是否被截获,另外,量子通信携带信息量比无线电通信更加丰富:光量子的一次传输,相当于无线电通信方式的128次!况且,它不受任何障碍隔断、不受电子辐射污染、不受通信媒介限制、不受空间环境影响,所有的无线电探测系统对它无法探测——以现有的窃听、干扰技术无法对量子通信造成任何影响!2017年9月,世界首条千公里级量子保密通信干线‘’京沪干线‘’开通,它连接北京、上海、济南、合肥2000多公里的骨干网络——利用‘’墨子‘’号、京沪干线,北京、维也纳实现了人类首次洲际量子通信——这是覆盖全球的量子保密通信网络的开端!也是全球首个空地一体广域量子通信网络!量子通信网络充分满足金融、政府、国防、征信、信息安全等领域的需求——西方国家立即提出‘’分享‘’量子通信技术的要求,它们非常了解量子通信的前瞻性和国防重要性!不过,量子通信的空地技术是中国独家专利技术,根本不可能与西方饿狼们分享。
2、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。