量子通信的理解

张想给女朋友发一条信息:爱。为了保密信息，他介绍了密钥:+1+2+3+4，意思是每个明文中的字母按字母顺序反过来都是错的一、二、三、四，结果就是:MQYI。得到女友MQYI的信息后，他反推-1-2-3-4，得到了爱情。这就是密码学中的对称加密算法。

总结:爱是明文，+1+2+3+4是密钥，MQYI是密文，对称加密算法是加密方法，这是基本的信息通信原理。

数学家香农通过计算得到了一个数学结果:如果密钥等于或大于明文的随机串，并且每次都改变密钥，那么即使黑客知道密文和加密算法，也无法逆向得到明文。因此，任何通信安全的本质都是密钥的安全分发。

如果通过经典通信传输密钥，则存在被窃听的风险。所以量子通信可以实现对方不用发送密钥就能得到密钥。

量子通信能超过光速吗？答案是科学理论目前还支撑不了，更别说做了。

量子通信一般包括量子密钥分发、量子隐形传态等。由于量子密钥分发是唯一接近实用的技术，所以现在量子通信一般指的是量子密钥分发。

量子密钥分发是一系列操作，使得通信双方可以拥有相同串的通信密钥，而无需分发密钥。

量子纠缠不用于量子密钥发现阶段，大多数量子密钥分发实验采用单量子方案，因为真正能产生随机数的是单量子叠加态的测量。

用线偏振法测量一个不可测量的光子时，50%可能是水平偏振的，50%可能是垂直偏振的。

同样，用圆极化法测量，50%可能是左撇子，50%可能是右撇子。

现在假设有一个光子，我们用线偏振法测量，假设得到水平偏振的结果。然后我们一直在测量这个光子的线偏振，所以这个光子测量的结果永远是水平偏振。但是这个时候如果用圆极化的方法去测量，就会有两种可能的结果，要么左旋，要么右旋。假设得到的是左手的结果，同样，如果我们用圆偏振法测量这个光子，它永远是左手的。

这时我们用线偏振法来测量，会有两种可能的测量结果，即水平偏振或垂直偏振。

如果我们用BB84协议操作，那么首先我们可以指定量子极化的信号:

左手:0，右手:1，水平极化:0，垂直极化:1。

现在我们模仿张三给女朋友的留言交流第一阶段:

张三随机用一种方法测一个光子，记录下测得的值发给女友，女友也随机用一种测量方法测光子，记录下值。在进入通信的第二阶段之前，该操作被重复几次:

张三合的女朋友通过网络公布了各自的测量方法，然后双方互相比较测量方法，保持测量方法相同的数值，舍弃测量方法不同的数值。因为度量方法一致，所以对应的值必须相同，这样双方就有了一串相同的字符串，可以作为密钥。

这些都是量子通信的基本原理。目前，中国立足于量子通信领域的全球领先地位。美国绝对不可能窃取我们国家的重要信息，这对美国来说比什么都糟糕，因为美国已经习惯了在科技发达的时候窃取其他国家的信息。美国也熟悉孙子兵法。不知己知彼，美国绝对不敢对中国发动战争。

当然，凡事都有例外。印度是世界上唯一一个不知己知彼还敢贸然出兵的国家。他们的勇气超过了量子纠缠。我国出于关爱智障者的人道主义精神，与它并不冲突。