神奇的量子通信

劉露

時至今日，究竟有沒有一種絕對不可破譯的保密方式，能讓傳送的信息絕對安全可靠？量子通信，就是迄今為止唯一被嚴格證明是無條件安全的通信方式。

量子通信是利用量子力學基本原理進行信息傳遞的一種新型通信方式。理論上，量子通信可實現無條件安全的鏈路數據傳輸，被認為是保障未來通信安全最重要的技術手段。

量子是微觀物理世界中的基本單位，一個最最小的單元。量子理論主要包括量子測不準原理和量子糾纏。

早在 1927 年，德國科學家海森堡就提出了量子測不準原理。在現代科學認知中，幾乎任何已知事物都是可測的，但量子是個例外。以制造硬幣為例，制造硬幣的基本前提是測定模板、再行復制。但在量子世界，這枚“硬幣”是不確定的，你根本沒法測量它，量子一旦被測量，還來不及被復制，它就不是原來那個量子了。

如果將這一原理應用在通信技術上，就是天然的保密通信手段。

在通信中，對方的話通過座機、手機等有線、無線終端，遠距離傳送到你的耳朵里。如果他人要竊聽你們的對話，必須完成這個對話的復制過程。如果這段通話被加密，那么必須先復制到密碼，再解密為正常通話。

可以說，一旦通信中的信息和密碼用量子來承載，就是不可復制的。

我們把想要保密傳輸的信息加載到一個個不可能被準確觀測和復制的量子上，只要有人在途中打算竊聽信息，一“碰”，它的狀態就改變了，竊聽者拿到的只會是一堆毫無用處的信息。

量子通信另一個核心內容是隱形傳輸，是利用光子等基本粒子的量子糾纏原理來實現保密通信的。在量子力學里，兩個粒子在經過短暫時間彼此耦合之后，單獨攪擾其中任意一個粒子，會不可避免地影響到另外一個粒子的性質，盡管兩個粒子之間可能相隔很長一段距離，這種關聯現象被稱為量子糾纏。

在量子通信系統中，信息的發送方和接收方共享兩個存在糾纏關聯的光子。當發送方將信息賦予一個光子時，接收方的糾纏光子就會幾乎同時發生一致的變化，瞬間完成信息的傳輸，從根本上杜絕了被竊聽、被截獲的可能。

量子通信在軍事、國防、金融等信息安全領域有著重大的潛在應用價值和發展前景，還可用于涉及秘密數據、票據的電信、證券、保險、銀行、工商等領域和部門。

自 1993 年美國科學家貝內特明確提出量子通信的概念以來，各主要發達國家都將量子通信研發和應用列為優先級戰略。我國在這方面也已經處于國際領先水平，已經實現了超過200千米的安全信息傳輸，實用化安全傳輸距離已達到幾十千米。

“神”氣十足的量子通信聽起來讓人不可思議，事實上，它已經漸漸走進我們的生活。在不久的將來，作為保障未來信息社會通信安全的關鍵技術，量子通信將有望走向大規模應用，為信息化社會的發展提供基礎的安全服務和可靠的安全保障。

【責任編輯】趙新宇endprint