量子通信我的“魔法”你不懂.docx
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1、量子通信,我的“魔法”你不懂 公元前405年,雅典和斯巴达之间的伯罗奔尼撒斗争末期,斯巴达军队抓住了一名雅典信使,他身上有一条写满杂乱无章的希腊字母的腰带。当这条腰带呈螺旋形缠绕在一根特定直径的木棍上时,这些字母竟然奇妙地组成了一段可读的文字。这便是世界上最早的密码情报。 2000多年来,密码成为人们爱护信息的主要手段。最初的木棍,也经验了人工加密、机器编码、计算机编码等技术的升级换代。然而,既然有人创建出密码,就有人挖空心思地想要破解密码。当“棱镜门”“苹果门”等信息平安事务接连上演时。人们不禁在问:有没有一种肯定不被破译、信息肯定平安的通信方式? 答案就是量子通信,这是迄今为止唯一被严格证
2、明是无条件平安的通信方式。10余年来,在量子物理探讨领域,中国科学家取得了多项引领国际的重大前沿突破,量子通信更成为中国为数不多的具有世界领先水平的尖端技术。如今,中国正在北京与上海之间加紧建设世界最长量子保密通信骨干网络工程“京沪干线”,并实施战略性先导科技专项“量子科学试验卫星”工程。 量子如何保证我们的信息平安?量子通信原委有多奇妙呢?下面就让我们一起来揭开量子通信的神奇面纱。 一封奇妙的“魔法信” 量子,是微观物理世界中的最小单位。听起来很神奇,它却无时无刻不在我们身边,比如常见的光,就是由大量的光量子组成。在物理学中常用到量子的概念,指一个不行分割的基本个体,例如“光的量子”是光的单
3、位。在现代科学认知中,几乎任何已知事物都是可测的,即物质的状态是确定的;而在量子的世界里,某些物质则可以同时处于多个可能的状态。 我们来想象一下,在微观领域里,量子像一粒骰子,在不停旋转中,各个面都可能朝上。只有在被观测或者测量时,它才会停下来,随机呈现出一个朝上的面。但是,这种测量本身意味着干涉,意味着原先的状态遭到破坏而发生变更。换个角度说,量子一旦被测量过,就不再是原来的那个量子了。 就是基于这一原理,不同于现有电子通信普遍采纳的数学计算产生密钥,科学家们运用具有量子态的物质作为量子通信的密码。这一看似微小的改变,使密钥的平安性发生了彻底改变。量子密钥是将数字密钥储存在特别的量子信息中,
4、并在量子通信线路中传输。当量子信息被窃听后,就会产生无法还原的痕迹,科学家正是利用量子的不行复制性达到保密通信的目的。 我们可以这样设想一下,假如一个偷听者想在某一个地方偷听信息,或者将该信息内容复制下来,这就是一种测量行为,这种测量对量子体系来说意味着对整个体系的破坏,其结果是被测量的信息将全部消逝。打比方说,量子密钥在量子通信中的作用比古代人用火漆封信更彻底一旦有人试图打开信件,量子密钥会让信件自毁,并让运用者知晓。这就像是魔法小说中的魔法信,真奇妙! 而要将这种密钥传递出去,科学家还用到了量子理论的另一特性量子纠缠效应。纠缠,是一种被爱因斯坦称为“幽灵般的超距离作用”的量子相互关联现象:
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