什么是量子计算?
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2024-04-26
量子通信,是近年来很热门的一个词汇,但大多数人对此都是云里雾里。广义地说,量子通信是指利用量子比特作为信息载体来传输信息的通信技术。由于利用了量子力学的基本原理,量子通信能够在确保信息安全、增大信息容量等方面,突破经典信息技术的极限。
量子通信内涵很广泛,量子隐形传态、量子保密通信、量子密集编码等都属于量子通信范畴,而量子保密通信是目前最接近实用化的量子信息技术。
信息的安全传送是千百年来人类的梦想之一,然而经典信息很容易被窃取,因此保障通信安全的主要方法就是对信息进行加密。人们已经发展了各种各样的经典密码和加密算法,它们主要是利用计算的复杂性来确保通信安全——窃听者在没有密钥的情况下,在有限的时间内无法完成破译所需的大量计算。
量子通信系统的问世,重新点燃了建造安全的通信系统的希望。
量子相干叠加会带来奇特的量子特性。例如,对于一个未知状态的单光子,要想精确复制它的状态是不可能的,这称为量子不可克隆原理。这是因为,若要对单光子的状态进行复制,就要首先对其进行测量,但量子相干叠加决定了测量会对单光子的状态产生扰动,因此无法获得其状态的精确信息,也就无法实现对其状态的精确复制。单个光量子不可分割和量子不可克隆原理这些量子世界的奇特性质,保证了量子保密通信的安全性。
在量子保密通信过程中,发送方和接收方采用单光子的状态作为信息载体来建立密钥。由于单光子不可分割,窃听者无法将单光子分割成两部分,让其中一部分继续传送,而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。又由于量子测不准原理和不可克隆定理,窃听者无论是对单光子状态进行测量或是试图复制之后再测量,都会对光子的状态产生扰动,从而使窃听行为暴露。理论表明,通信双方只要按照协议产生了密钥,就一定是安全的。
量子通信是根据量子力学原理,提供一种全新方式对信息进行编码、存储、传输和逻辑操作,并对光子、原子等微观粒子进行精确操纵,以确保通信安全和提升计算速度等的通信方式。--【OFweek光通讯网】
量子世界有很多特性是我们常规世界里没有的,量子通信就是利用这些特性来加强通信传递甚至就用这些特性传递。
量子通信相关用到的几个特性,量子纠缠,量子不可克隆,量子测不准。(这3点不明白的请去百度,很容易看懂)
量子纠缠是很高大上的,甚至目前很难实用。理论与实验室中可以 用它来传递信息,但是搞不起啊,大炮可以打蚊子,但是谁会这么干嘛?等以后技术更成熟更可靠再说吧。
量子不可克隆和测不准是量子通信中的量子保密通信,具体是利用量子的特性做密钥分发的工作,这个才是目前比较火热的真正量子通信的技术手段,其他说什么纠缠啊,隐形传态啊,都是在实验室中的和实际应用没多大关系。
量子密钥分发才是目前我们看到的量子通信的实际技术手段,他其实说白了就是有一个专用的光纤线路分发秘钥,秘钥再给传统的加密设备,加密设备就可以用秘钥加密数据,然后加密数据再传输。
一般的情况看到这里就可以了。如果还想了解点具体得请继续看,看不懂就算了,因为确实不太好懂。为了好理解,写的内容不严谨,大家懂个大概原理就好,看个热闹也是极好的!
就只是传个秘钥他的价值在哪里呢?就在于他可以不断的变换密钥。我们现在的密钥分公钥和私钥两种。公钥天生有短板,是可的,只是限制于运算速度,运算速度足够快,或者有什么新的突破性算法出现,他就彻底完蛋。公约为什么一直在变长,因为她一直在被掉。。。。私钥较为安全,难度比公钥要高很多,但是他密钥分配是个很大难题,需要手工运输然后导入设备,一个密钥要用几个月甚至几十个月,所以他也不安全。所以,可以安全的短时间内(几天、几小时、几分钟或几秒钟)传送密钥就是对安全的极大提高。几乎为不可的。这就是量子密钥分发的价值和意义。
为什么说分发而不是传输秘钥呢,因为她确实没有直接传输某个特定秘钥,2个量子密钥传送点之间,A点产生随机数(例如),按照随机数A点制备相对一个0和1的光量子,A点发出光量子给B点,B点也会随机生成一串测量量子态的方法(这里很复杂就不仔细说了)。简单说就是A点生成一堆随机数,发给B给在生成一堆随机数和A点发过来的比对,对上的才会作为后面用的秘钥,50%的会被舍弃掉。中间传输过程中如果有人监听会影响传输质量,两边就会通过比对发现。发现有人监听,被监听的数据是不会变为密钥的。
确实如果有人不断的监听密钥会影响密钥的传送,因为设计原理就决定要保证分发密钥的安全性,被监听时当然不能生成密钥了。但是这个只是密钥,不影响加密数据传输,加密设备一样用之前的密钥继续加密传输数据。知道有人监听,换其他方法就是了,总比被人偷走信息的好。
目前最先进的通信方式应该是“量子通信”(Quantum Teleportation)是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科,是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,近来这门学科已逐步从理论走向实验,并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理,量子通信具有高效率和绝对安全等特点,并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。