量子加密通信在本質上是激光通信?
也許這個引出這個話題的朋友有些誤解,當前傳統意義上的量子通訊並不能做到直接的量子糾纏通訊,畢竟量子疊加態的波函數會隨著測量而坍塌,因而從理論上否決了直接使用量子糾纏通訊的可能!也許這就是很多攻擊量子通訊是掛羊頭賣狗肉的重要論點!但事實上量子通訊從來都沒有標榜過自己是量子糾纏通訊,下面我們就來簡單瞭解下當前如火如荼開展的量子通訊是個嘛玩意!
一、當前流行量子通訊到底是一種什麼樣的通訊?
很明顯量子糾纏無法直接傳輸信息,因此當前的量子通訊並不是直接的量子糾纏通訊!而是量子密鑰+傳統通訊的一種混合通訊方式!準確的說在這種通訊中,被分離了的糾纏態光子只擔任密鑰的傳輸,而數據傳輸還是通過傳統信道來進行的!
傳統通訊方式是密鑰和通訊數據走的是同一個通道!而量子加密通訊方式是量子密鑰信道和傳統信道是分離的,或者至少在傳遞模式上是分離的!看到這裡吃瓜群眾有一個疑問了,既然量子糾纏無法傳遞有效信息,那麼它是怎麼傳遞密鑰的?畢竟密鑰也是信息不可分割的一部分!
這就不得不提一下BB84協議,這是Bennett和Brassard在1984年提出了世界上第一個量子密碼協議:BB84協議!在協議中採用的並不是測量糾纏態光子的幽靈般的超距作用,而是利用了一對分離光子的偏振態!在協議中採用的線偏振和圓偏振是共扼態,根據海森堡測不準原理,兩個偏振態只會有一個準確!因此假如有第三方竊聽者在光路中測量這些光子的偏振態時,那麼其糾纏光子的狀態就會發生變化,使得發送方和接收方能都能發現有第三個人的存在!並且線偏振態和圓偏振態是非正交的,無法制造一模一樣狀態的光子來欺騙接收方,海森堡測不準原理和糾纏態光子無法克隆的原理保證了BB84協議的絕對安全性!
二、量子加密通訊使用哪種類型的數據通道?
量子加密通訊並沒有規定必須使用哪種數據通道,我們可以使用傳統的無線電通訊,或者光纖通訊,或者有線電纜通訊都沒有影響,因為量子密鑰發放是獨立的通道!就像你我手中鑰匙已經快遞過來了,那把鎖是海運還是空運又或者是公路運輸有什麼關係?
三、量子密鑰的加密方式能被破解嗎?
從BB84協議方式來看,理論上是不可能破解的!但它的發放機制可能存在漏洞,實際量子密鑰分配(QKD)發放模式如下:
理論上的QKD是絕對安全的,但實際的QKD系統與理論模型之間還存在難以消除的偏差,原因是QKD系統採用的四個信號源不可能做到完全一致!因此係統中不可避免的存在邊帶信號,第三者可以通過分辨四種信號源發出的不同特徵獲取密鑰信息!這是QKD系統理論上存在的漏洞,而最近上海交通大學研究團隊則是通過注入種子頻率光子取得諧振,進而複製出密鑰光子獲取密鑰!密鑰盜取成功率達到了60%以上!當然這些方式並不代表量子密鑰不堪一擊,首先這種模式必須突入QKD發放核心,相當於給貓去掛上鈴鐺的過程!其次這並不是量子密鑰發放的理論漏洞,而是實際器件偏差所產生,未來隨著發放技術的改進和設備偏差的減小,這種竊聽方式將會被杜絕!
四、量子加密通訊產業能上市嗎?
其實這混淆了科學研究與商業模式兩個概念,有規定科學研究不能與商業模式相結合嗎?如果有良好的商業應用前景,以良性循環推進與促進科學研究,這不是事半功倍麼?難道科學研究真的要和商業行為絕緣?這樣的思維只能固步自封,閉門造車!還要將科學封閉在自我陶醉的圈子裡嗎?這是對科學不負責任,更是對未來不負責任……!