量子通信是什么？

葉艷玲

“絕對安全”的通信是千百年來人類的夢想之一，量子通信系統的問世，重新點燃了建造“絕對安全”通信系統的希望。那么，究竟什么是量子通信呢？目前，量子通信尚無嚴格的定義。物理上，量子通信可以被理解為在物理極限下，利用量子效應實現的高性能通信。信息學上，則認為量子通信是利用量子力學的基本原理（如量子態不可克隆原理和量子態的測量塌縮性質等）或者利用量子態隱形傳輸等量子系統特有屬性，以及量子測量的方法來完成兩地之間的信息傳遞。

量子通信的基本思想主要包括兩部分：一為量子態隱形傳輸，二為量子密鑰分配。量子態隱形傳輸是將原物的信息分成經典信息和量子信息兩部分，它們分別經由經典通道和量子通道傳送給接收者。經典信息是發送者對原物進行某種測量而獲得的，量子信息是發送者在測量中未提取的其余信息；而量子通道是指可以保持量子態的量子特性的傳輸通道。接收者在獲得這兩種信息后，就可以制備出原物量子態的完全復制品。量子密鑰分配不是用于傳送保密內容，而是在于建立和傳輸密碼本，即在保密通信雙方分配密鑰，俗稱量子密碼通信。通過量子密鑰分配可以對安全的通信密碼加以建立，在一次一次的加密方式下，點對點方式的安全經典通信便得以實現。量子通信的安全性保障了密鑰的安全性，從而保證加密后的信息是安全的。量子密鑰分配還有一個好處——不需要大面積地改造現有的通信設備和線路。量子密鑰分配突破了傳統加密方法的束縛，以不可復制的量子狀態作為密鑰，具有理論上的“無條件安全性”。最重要的是，與經典的公鑰密碼體系不同，即使實用的量子計算機出現甚至得到普及，量子密鑰分配仍是安全的。

量子通信具有絕對保密、通信容量大、傳輸速度快等優點，可以完成經典通信所不能完成的特殊任務。量子通信可以利用無法破譯的密鑰系統，實現真正意義上的保密通信，因此量子通信成為當今世界關注的科技前沿。它是繼電話和光通信之后通信史上的又一次革命。endprint