没明白也不用气馁,非物理学专业的童鞋,确实很难理解量子这个概念。敢于承认自己不懂,也是很了不起的。
不管怎么样,大家就先记住一点——光子就是一种量子。后面我们会用到这句话。
Part.2 量子知识体系的分类
首先,我们先看一下量子信息的学科分类。
量子信息结合了量子力学和信息科学的知识,属于两者的交叉学科。
而量子信息又分为了量子计算和量子通信。大家经常听说的量子计算机,就属于量子计算,和我们今天介绍的量子通信有很大的区别。
量子通信,分为“量子密钥分发”和“量子隐形传态”。它们的性质和原理是完全不同的。
简单来说,“量子密钥分发”只是利用量子的不可克隆性,对信息进行加密,属于解决密钥问题。而“量子隐形传态”是利用量子的纠缠态,来传输量子比特。
接下来,我们分别介绍一下它们。
Part.3 量子密钥分发
▋ 3.1 密钥的重要性
首先,我们先来看看一次正常的传统加密通信是怎么实现的:
步骤1:A先写好明文。
步骤2:A通过加密算法和密钥,对明文进行一定的数学运算,编制成密文。
步骤3:密文被传递给B。
步骤4:B通过解密算法(加密算法的逆运算)和密钥,进行相应的“逆运算”,把密文翻译还原成明文。
步骤5:B阅读明文。
这种加密通信的关键要素,大家都看出来了,就是密钥。
对于第三方来说,获得密文非常容易——如果你用无线电传输密文,无线电是开放的,对方很容易截获。如果你用有线介质,通讯距离几千公里,也很难保证每一处的安全。
以我们现在使用最多的光纤为例,它就很容易被窃取信息: