量子通信如何做到安全保密

2020-10-09 综合 128阅读
如今所说的量子密码特指利用量子纠缠态的一对相互纠缠的粒子之间“神秘”的相互关联来产生密钥,如果有第三方介入,这种关联就会被破坏,就能被发现,然后让此次产生的密钥作废,再重新来过。仅当只有当事双方参与时,密钥才能顺利产生,亦即此密钥的产生绝不会被第三方知晓,以达到保密的目的。有第三方介入,密钥就不能产生——这是量子密码的核心。
具体说,一种量子密码的方案是这样的:将要传送的信息编排成一个大数,再另找一个大数作为密钥,将两大数的乘积用普通信道传递给对方,接下来的关键就是传递密钥。有了密钥,除一下,就恢复原来信息;若想用普通计算机试图找出密钥,是可以的,但需要很长时间(若量子计算机出现,所需时间将大为缩短,这种量子密码也将失去意义)。
传递密钥是这样的(其实也非传递,而是生成密钥):制备一批纠缠光子对,一个光子发送给发信方,另一个光子发送给收信方。测量光子极化方向的偏振片的方位约定好两种,比如一种水平方向,另一种是与水平夹45度角的方向。两人每次测量一个光子时选择的方向都是随机的,但要记录下每次选择的方向,当然也要记录下每次测量的结果,有光子通过偏振片就记1,无光子通过则记0。通过普通信道两人交换测量方向的记录,那些测量方向不一致的测量结果的记录都舍去不要(因为两人的这些测量结果的相关性不会是绝对一致的),剩下的那些测量方向相同所对应的测量结果,两人应一致(除非有第三方截获了部分光子),这一致的记录就可作为两人共同的密钥。
检测是否有第三方截获的方法至少有这样两种:1)将上段得到的密钥的大数各个数位上的数字之和通过普通信道对比一下;2)任取大数中的某几段数字对比一下。若都相同,说明无人截获,两人得到的密钥是相同的。
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