本文目录一览：

• 1、量子密码的诞生是不是就意味着黑客的末日？
• 2、量子通信技术出现后会出现什么情况？
• 3、但量子通讯真的是“气死黑客”的未来科技吗
• 4、量子通信很厉害吗，它是否有能被破译的一天？

量子密码的诞生是不是就意味着黑客的末日？

量子密码术用我们当前的物理学知识来开发不能被破获的密码系统，即如果不了解发送者和接受者的信息，该系统就完全安全。单词量子本身的意思是指物质和能量的最小微粒的最基本的行为：量子理论可以解释存在的任何事物，没有东西跟它相违背。量子密码术与传统的密码系统不同，它依赖于物理学作为安全模式的关键方面而不是数学。实质上，量子密码术是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统，因为在不干扰系统的情况下无法测定该系统的量子状态。理论上其他微粒也可以用，只是光子具有所有需要的品质，它们的行为相对较好理解，同时又是最有前途的高带宽通讯介质光纤电缆的信息载体。

【量子密码术理论上如何工作】

理论上，量子密码术工作在以下模式（这个观点是由Bennett和Brassard于1984年开发的传统模式，其他的模式也存在）：

假设两个人想安全地交换信息，命名为Alice和Bob。Alice通过发送给Bob一个键来初始化信息，这个键可能就是加密数据信息的模式。是一个随意的位序列，用某种类型模式发送，可以认为两个不同的初始值表示一个特定的二进制位（0或1）。

我们暂且认为这个键值是在一个方向上传输的光子流，每一个光子微粒表示一个单个的数据位（0或1）。除了直线运行外，所有光子也以某种方式进行振动。这些振动沿任意轴在360度的空间进行着，为简单起见（至少在量子密码术中可简化问题），我们把这些振动分为4组特定的状态，即上、下，左、右，左上、右下和右上、左下，振动角度就沿光子的两极。现在我们为这个综合体加入一个偏光器，偏光器是一种简单的过滤器，它允许处于某种振动状态的原子毫无改变的通过，令其他的原子改变震动状态后通过（它也能彻底阻塞光子通过，但我们在这里将忽略这一属性）。Alice有一个偏光器允许处于这四种状态的光子通过，实际上，她可以选择沿直线（上、下，左、右）或对角线（左上、右下，右上、左下）进行过滤。

Alice在直线和对角线之间转换她的振动模式来过滤随意传输的单个光子。这样时，就用两种振动模式中的一种表示一个单独的位，1或0。

当接受到光子时，Bob必须用直线或对角线的偏光镜来测量每一个光子位。他可能选择正确的偏光角度，也可能出错。由于Alice选择偏光器时非常随意，那么当选择错误的偏光器后光子会如何反应呢？

Heisenberg不确定原理指出，我们不能确定每一个单独的光子会怎样，因为测量它的行为时我们改变了它的属性（如果我们想测量一个系统的两个属性，测量一个的同时排除了我们对另外一个量化的权利）。然而，我们可以估计这一组发生了什么。当Bob用直线侧光器测量左上/右下和右上/左下（对角）光子时，这些光子在通过偏光器时状态就会改变，一半转变为上下振动方式，另一半转变为左右方式。但我们不能确定一个单独的光子会转变为哪种状态（当然，在真正应用中，一些光子会被阻塞掉，但这与这一理论关系不大）。

Bob测量光子时可能正确也可能错误，可见，Alice和Bob创建了不安全的通信信道，其他人员也可能监听。接下来Alice告诉Bob她用哪个偏光器发送的光子位，而不是她如何两极化的光子。她可能说8597号光子（理论上）发送时采用直线模式，但她不会说发送时是否用上、下或左、右。Bob这是确定了他是否用正确的偏光器接受了每一个光子。然后Alice和Bob就抛弃他利用错误的偏光器测量的所有的光子。他们所拥有的，是原来传输长度一半的0和1的序列。但这就形成了one-time pad(OTP)理论的基础，即一旦被正确实施，就被认为是完全随意和安全的密码系统。

现在，我们假设有一个监听者，Eve，尝试着窃听信息，他有一个与Bob相同的偏光器，需要选择对光子进行直线或对角线的过滤。然而，他面临着与Bob同样的问题，有一半的可能性他会选择错误的偏光器。Bob的优势在于他可以向Alice确认所用偏光器的类型。而Eve没有办法，有一半的可能性她选择了错误的检测器，错误地解释了光子信息来形成最后的键，致使其无用。

而且，在量子密码术中还有另一个固有的安全级别，就是入侵检测。Alice和Bob将知道Eve是否在监听他们。Eve在光子线路上的事实将非常容易被发现，原因如下：

让我们假设Alice采用右上/左下的方式传输编号为349的光子给Bob，但这时,Eve用了直线偏光器，仅能准确测定上下或左右型的光子。如果Bob用了线型偏光器，那么无所谓，因为他会从最后的键值中抛弃这个光子。但如果Bob用了对角型偏光器，问题就产生了，他可能进行正确的测量，根据Heisenberg不确定性理论，也可能错误的测量。Eve用错误的偏光器改变了光子的状态，即使Bob用正确的偏光器也可能出错。

一旦发现了Eve的恶劣行为，他们一定采取上面的措施，获得一个由0和1组成的唯一的键序列，除非已经被窃取了，才会产生矛盾。这时他们会进一步采取行动来检查键值的有效性。如果在不安全的信道上比较二进制数字的最后键值是很愚蠢的做法，也是没必要的

我们假设最后的键值包含4000位二进制数字，Alice和Bob需要做的就是从这些数字当中随机的选出一个子集，200位吧，根据两种状态（数字序列号2，34，65，911，等）和数字状态(0或1)，进行比较，如果全部匹配，就可以认为Eve没有监听。如果她在监听，那么不被发现几率是万亿分之一，也就是不可能不被发现。Alice和Bob发现有人监听后将不再用这个键值，他们将在Eve不可到达的安全信道上重新开始键值地交换，当然上述的比较活动可以在不安全的信道上进行。如果Alice和Bob推断出他们的键值是安全的，因为他们用200位进行了测试，这200位将被从最后的键值中抛弃，4000位变为了3800位。

因此，量子加密术在公共的键值密码术中是连接键值交换的一种相对较容易方便的方式。

【实践中如何工作 】

实践中，量子密码术在IBM的实验室中得到了证明，但仅适合应用于相对较短的距离。最近，在较长的距离上，具有极纯光特性的光纤电缆成功的传输光子距离达60公里。只是与Heisenberg不确定性原理和光纤中的微杂质紧密相连的BERs(出错率)使系统不能稳定工作。虽然有研究已经能成功地通过空气进行传输，但在理想的天气条件下传输距离仍然很短。量子密码术的应用需要进一步开发新技术来提高传输距离。

在美国，华盛顿的白宫和五角大楼之间有专用线路进行实际的应用，同时还连接了附近主要的军事地点、防御系统和研究实验室。从2003年开始，位于日内瓦的id Quantique公司和位于纽约的MagiQ技术公司，推出了传送量子密钥的距离超越了贝内特实验中30厘米的商业产品。日本电气公司在创纪录的150公里传送距离的演示后，最早将在明年向市场推出产品。IBM、富士通和东芝等企业也在积极进行研发。目前，市面上的产品能够将密钥通过光纤传送几十公里。

【量子密码的未来】

除了最初利用光子的偏振特性进行编码外，现在还出现了一种新的编码方法——利用光子的相位进行编码。于偏振编码相比，相位编码的好处是对偏振态要求不那么苛刻。

要使这项技术可以操作，大体上需要经过这样的程序：在地面发射量子信息——通过大气层发送量子信号——卫星接受信号并转发到散步在世界各地的接受目标。这项技术面对的挑战之一，就是大气层站的空气分子会把量子一个个弹射到四面八方，很难让它们被指定的卫星吸收。

另外，这项技术还要面对“低温状态下加密且无法保证加密速度”的挑战。保密与窃密就像矛与盾一样相影相随，它们之间的斗争已经持续了几千年，量子密码的出现，在理论上终结了这场争斗，希望它是真正的终结者。

相关资料

目前我们透过光纤来快速传送稳定且大量的数据。但其实我们还可以有另一种选择，就是直接以光束传递数据，而不透过光纤。然而资料的保密是相当重要的，如何能安全地传送资料，已经成为一种学问，称为「量子密码学 (Quantum Cryptography)」。

量子密码学的理论基础是量子力学，不同于以往理论基础是数学的密码学。如果用量子密码学传递数据，则此数据将不会被任意撷取或被插入另一段具有恶意的数据，数据流将可以安全地被编码及译码。而编码及译码的工具就是随机的序列(bit-strings)，也可以称他为金钥(Key)。当前，量子密码研究的核心内容，就是如何利用量子技术在量子信道上安全可靠地分配金钥。

与传统密码学不同，量子密码学利用物理学原理保护信息。通常把「以量子为信息载体，经由量子信道传送，在合法用户之间建立共享的密钥的方法」，称为量子金钥分配(QKD)，其安全性由「海森堡测不准原理」及「单量子不可复制定理」保证。

「海森堡侧不准原理」是量子力学的基本原理，说明了观察者无法同时准确地侧量待侧物的「位置」与「动量」。「单量子不可复制定理」是海森堡测不准原理的推论，它指在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子的状态。

若以量子密码学制作金钥，则此金钥具有不可复制性，因此是绝对安全的。如果不幸被骇客撷取，则因为测量过程中会改变量子状态，骇客盗得的会是毫无意义的资料。

分别来自德国与英国的研究小组在最新一期的Nature期刊上表示，科学家藉由金钥(Key)，在相距23.4公里的两地，以波长为850nm的雷射，在空气中互相传送加密资料。由于两地并没有光纤，资料传递是在一般的空气中进行，因此为了降低环境的干扰，科学家选择在空气稀薄处(海拔2244~2950m)以及夜间(避免光害)，进行实验。这样的距离(23.4公里)已经打破由美国科学家所建立的世界纪录，10公里。

如今科学家已经能在光纤中传递量子金钥。然而随着时代进步，人类信息交换月来越频繁，科学家希望能建立1600公里远的量子金钥传输，将来如果这种数据传输方式成熟，就可以在地表上，快速、安全地传送资料。也可使用此技术作为地表与低轨道卫星的通讯方式，进而建立全球资料保密传送系统。

量子通信技术出现后会出现什么情况？

量子隐形传态则是要实现一种神奇诡异的量子通信：在预置纠缠分发的基础上，可以传递一个任意未知的量子态而无需传输该量子态的物理载体本身。这个东西英文叫做quantum teleportation, 好像电报一样只传信息不传物理载体，不同的是，在这里，“电报”的发送者和接收者都无需知道“电报”内容却能完成电报的信息传输。和量子通信关系极为密切的理论，就是量子纠缠理论，简单来说，如果两个量子发生了关系（即纠缠过），那么无论这两个量子相隔有多远，可以知道对方的一举一动。

但量子通讯真的是“气死黑客”的未来科技吗

量子通信只是用在加密通信领域，使得密钥分发在理论上绝对安全，但并不代表它可以阻止黑客入侵，它只是保证通信的安全，如果是电脑系统有漏洞一样是不安全的，就比如说一个协议是加密通信协议，而且使用了最新的量子加密通信，但是这个协议在解析上有漏洞，然后黑客用此协议发送了一段信息，这段信息中实际上包含了入侵代码来利用这个漏洞。在这里，实际上入侵代码本身也是用量子通信进行加密（因为它是用这个加密协议进行发送的），但是在接收方，通信过程没有任何问题，接收后对信息进行解析时却会触发漏洞，进而受到入侵。

量子通信很厉害吗，它是否有能被破译的一天？

网络一直在报道关于量子通信保证通讯安全的新闻。并有消息传出“中国将在今年7月推出首个科学实验量子通信卫星。同时也将是世界首个。”如果量子通信技术成本降到足够低，未来也有可能进入民用甚至家庭使用。

那么什么是量子通信呢？量子通信的原理是什么？真正能保证我们的通讯安全吗？

在切入正题之前，先讲讲，国家如此推崇量子通信，对我们来说有什么用途？

据中国科学技术大学量子物理学家和教授潘建伟表示：“如果我们可以在不到十年的时间内创造出一个特殊的量子计算机或者量子模拟器，其计算能力要比传统的计算机快百亿倍之多。”

除此，量子通信在信息安全领域，不仅可以用于军事、国防等领域的国家级保密通信，还可以用于涉及秘密数据、企业机密、包括政府金融、电信、保险、证券、银行、工商、财政等领域和部门，而如果技术又正好成熟，未来应用市场前景将异常广阔。

那么，量子通信是一个什么概念？

简单来讲，量子通信就像一只绝对安全的保险柜。

从理论上讲，应用量子通信技术加密的信息是绝对安全，不会被监听或截取的。

量子通信干的事情并不是加密，而是把密钥分配给需要加密通信的用户双方，密文的发送仍然可以通过标准的通信手段来完成。而这个过程要保证的就是能够在A B两人之间实现密钥的分配，并且要保证分配过程中不会使未授权的第三方得到密钥的内容。

量子通信，保证信息安全传输的原理是什么？

整个量子通信的完成就是借助了量子力学的基本特性，简单的说可以说基于量子态不可克隆原理和海森堡测不准原理。

不可克隆原理

不可克隆定理(No-Cloning Theorem)说的是在量子力学中，不存在这样一个物理过程：实现对任意一个未知量子态的精确复制，使得每个复制态与初始量子态完全相同。

海森堡测不准原理

海森堡测不准原理，是德国物理学家海森堡1927年提出的。意思是说，任何一个人不可能以无穷精确度既知道1个粒子的位置，又知道它的速度。粒子位置的不确定性，必然大于或等于普朗克斯常数除于2兀，而测不准原理是量子理论中最根本的部分。

有了以上两个定理作为利器，我们就可以进行量子密钥分配了。

假设A发给B一个量子态，对于A是已知的，对于C是未知的。C想知道A发的是什么（C是无授权的第三方），那么直接的办法是C把A的量子态截下来，测量一下，但实际上是不行的。

A和B作为纠缠粒子，纠缠粒子决定AB收到信息

原因是： C截取了A的量子态并不可以精确复制，于是只能做单次测量，（若能精确复制，C就能复制无穷多个量子态进行测量，最终知道A说了什么）。

量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍

当C开始做单次测量量子态之后，A发送的原始态会发生变化，B收到之后问A你发的是什么啊？B一确认，发现发生变化了，说明有人窃听了，我们分享的密钥不安全了，这就是窃听的发现。

保证安全性过程基本就是这样，实际上要复杂很多，包括安全漏洞的来源和防护，包括部分企业在做的量子攻防，就是解决实际过程的安全性的。

原子云能在距半米的两个状态叠加

简单的说，一、量子密钥分配不做通信，只分配密钥；二、量子密钥分配不主动防护窃听，而是被动探测窃听；三、量子密钥分配需要常规通信，无法超光速；四、窃听的探测基于量子力学的基本原理（不可克隆和测不准），所以叫做量子密钥分配。而量子通信，目前还不会被轻易破解

量子通信，由特殊领域转到民用，会是种什么样的体验？

2014年1月3日外媒报道：NSA将造“量子计算机”可破解任何密码

当然有利于，普通民众保护个人信息安全。比如量子计算机的出现。

量子通信产业发展

但是，据安司君了解的信息，量子加密的技术难度要远远小于制造量子计算机。如果真的产生民用级别的量子加密设备，zf应该更担心无法窥探到黑客及恐怖分子（包括异见分子）的通讯。

当量子计算机进入实用阶段的时候，将使得任何密钥在量子计算机面前都变得不堪一击。届时，无论安全系统、金融系统还是个人隐私，都必须强制升级，否则将彻底陷入混乱。当然，到那时候，应该有更强大的科技出现了。