深蓝色的畅想 發表於 2022-10-12 18:41:27

量子被严格证明的无条件安全


根据量子的不可克隆特性,任何窃听者试图拦截量子通信时,都会对量子态造成破坏。收发信息双方只要对比部分密钥,就能断定信息是否被截获。复制(即克隆)任何一个粒子的状态前,首先都要测量这个状态。但是量子态非常脆弱,任何测量都会改变量子态本身,即令量子态坍缩,因此量子态无法被任意克隆。这种量子的不可克隆特性已经经过了数学上的严格证明。窃听者试图拦截经典信息时,就会复制这份经典信息。在量子态传输过程中,因为无法克隆任意量子态,于是在窃听者窃听拦截量子通信的时候,就会销毁他所截获到的这个量子态。正因如此,我们直接传输量子比特时,不用建立量子密码。量子密钥的产生过程,同时就是分配过程,通信双方同时获得密钥,并不需要第三者信使在中间传输。量子密钥分配,就是建立起完全安全的密钥传输通道。因为光子有两个偏振方向,而且相互垂直,所以信息的发送者和接收者,都可以简单地选取90度的测量方式或45度的测量方式来测量光子。得到全部测量结果后,他们之间通过经典信道,如电话、QQ等建立联系,互相分享各自用过的测量方式,相同的测量方式所对应的二进制比特,就是他们最终生成的密码。需要注意的是,只有当发送方和接收方所选择的测量方式相同的时候,传输比特才能被保留下来用作密钥。想知道是否存在截获者,发送方和接收方只需要拿出一小部分密钥来对照。如果发现互相有25%的不同,那么就可以断定信息被截获了。同理,如果信息未被截获,那么二者密码的相同率是100%。如果发现窃听,就立刻关闭通信,或重新分配密钥,直到没人窃听为止。正是由于量子不可克隆定理,让接收方能够察觉密钥的错误,停止密钥通信,从而也就保证了量子加密信息的绝对安全性。
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