为什么量子通信无法窃听?

在经典通信中,如果窃听者想窃听密码,他首先复制密码,然后解码 。然而,在量子通道中复制量子态是不可能的,因为任何对量子态的测量都会产生影响,从而导致量子态的崩溃 。也就是说,测量会留下痕迹,通信双方可以立即检测到窃听者的存在,终止通信 。
每个国家、公司和其他组织都有很多秘密,尤其是在战争中,信息的泄露会影响战争的胜负和数百万人的生活,所以密码学在通信技术中起着重要的作用 。在当今网络通信飞速发展的时代,信息安全问题已经成为广大公众关注的焦点 。密码学的历史充满了加密者和秘密窃贼之间无休止的斗争 。
虽然密码学在几千年前就已经有了雏形,但是密码学作为一门真正的科学,是从1948年香农发表《通信的数学原理》开始,影响了整个数字时代的通信技术 。
量子力学在通信保密和窃听的斗争中能起到什么作用?这可以从两个角度来分析:保密人和窃听者 。从窃听者的角度来看,由于量子现象中叠加态和纠缠态的存在,它提供了经典计算机无法比拟的量子并行处理的超强能力 。因此,可以在短时间内分解大素数,从而破解经典计算技术无法破解的加密算法 。
从保密的角度来看,量子力学将彻底改变密码学,甚至结束看似永无止境的保密和窃听之间的博弈 。因为根据量子力学的规则,量子密码是不能被窃听和破解的!量子理论似乎提供了一个绝对安全的密码通信系统 。具体来说,在经典通信中,如果窃听者想要窃听密码,他首先复制密码,然后尝试解码 。但是,在量子信道中复制量子态是不可能的,因为任何对量子态的测量都会产生影响,从而导致量子态的崩溃,原有的量子态将不复存在 。也就是说,测量会留下痕迹,通信双方可以立即检测到窃听者的存在,终止通信 。因此,量子力学原理充分保证了量子通信的安全性 。
【为什么量子通信无法窃听?】例如,发送者向接收者发送一系列随机量子状态,接收者随机测量这些量子状态 。然后,双方通过经典信道交换信息,并检测接收机测量的误码率,从而识别最终密钥 。如果有窃听者窃听,发送方原有的量子状态将被破坏,接收方接受的误码率将大大增加 。双方都能发现窃听者的存在,并立即采取必要的措施 。例如,切换到另一个量子信道并重新传输另一组新密钥 。因此,窃听量子通信几乎是不可能的 。


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