谈未来网络通信安全的守护神 量子密码

ce的相同，应该舍弃该位，重新再作，整个步骤如下：
　　1.Alice任选一个<state, basis>=<s,b>，然后送该光子给 Bob。
　　2.Bob任选一个测量方法b’来测量送来的光子。
　　3.Alice和Bob都公开宣布他们所用的测量方法b和b’（而不是测量的结果）。
　　4.如果 b=b’，则和Bob共有一个值；如果b≠b’，则舍弃该位。
　　重复上述步骤多次，可以得到一个n位的共同密钥K，用以对信息加密或解密。
　　如果窃听者（称为Eve）想拦截这道光子流，由于海森堡原理的关系，她无法两种模式都测。如果她以错误的模式进行测量，即使她将该位依照测到的结果重传给Bob，都一定会有1/2机会出错。Alice和Bob可以随机选择一些位进行比较，如果比较值有误，就可以知道Eve进行了拦截，从而舍弃这次的密钥，再建立新的密钥；如果比较值一致，则可以认为密钥是安全的，舍弃这些用于比较的位后，密钥就可以用于以后信息的加密了。
　　另外一种方法是，Bob先准备一对光子，或者是一对在纠缠态中共同地半自转的粒子，然后储存其中一个粒子，并将另外一个传送至Alice。Alice在收到的粒子上执行了其中一个特别的操作（操作1对半自转的粒子不做任何动作；操作2沿着x，y或z以180度做自旋，对光子来说，做与偏极值一致的旋转）。这些操作，虽然只对其中一个粒子执行，却会影响两个联合粒子的量子状态（分开地量测这两个粒子并不能够证实）。Alice传回粒子与Bob，Bob可以共同测量传回的粒子与储存的粒子，从而判定Alice使用了四种操作中的那一种操作，也即代表了两比特数据的0、1组合。如此一来，这个技术有效的加倍了信息频道的最高容量。
　　在这个通讯之间的窃听者Eve将必须侦测粒子以读取信号，然后依序传送这些讯号使她不被发现到，然而这个侦测其中一个粒子的动作将会破坏另外一个粒子的量子关联性，如此一来两方都可以证实到是否有窃听者的存在。
      （二） 研究历史与现状
      最早想到将量子物理用于密码术的是美国科学家威斯纳（Stephen Wiesner）。威斯纳于1970年提出，可利用单量子态制造不可伪造的“电子钞票”。但这个设想的实现需要长时间保存单量子态，不太现实，并没有受到什么注意，因此直到1983年才发表了这个结果。贝内特（Charles H. Bennett）和布拉萨德（Gilles Brassard）是比较早认识到这个结果的重要性的人，他们在研究中发现，单量子态虽然不好保存但可用于传输信息。在1984年提出首个量子密钥分配的方法，称为BB84方案，由此迎来了量子密码术的新时期。5年后，他们在实验室里进行了第一次实验，成功地把一系列光子从一台计算机传送到相距32CM的另一台计算机，实现了世界上最安全的密钥传送。1992年，贝内特又提出一种更简单但效率减半的方案，即B92方案。
　　自此以后，各国纷纷加入到有关的研究中，使与量子密码技术相关的实验进展迅速。英国国防研究部于1993年首先在光纤中实现了基于BB84方案的相位编码量子密钥分发，光纤传输长度为10公里。此项研究后来转到英国通讯实验室进行，到1995年，经多方改进，在30公里长的光纤传输中成功实现了量子密钥分发。与此同时，瑞士日内瓦大学也在1993年基于BB84方案的偏振编码方案，在1．1公里长的光纤中传输1．3微米波长的光子，误码率仅为0．54％，并于1995年在日内瓦湖底铺设的23公里长民用光通信光缆中进行了实地表演，误码率为3．4％。1997年，他们利用“法拉第镜”消除了光纤中的双折射等影响因素，使得系统的稳定性和使用的方便性大大提高，被称为“即插即用”的量子密码方案。此后，光纤传输距离的纪录不断被刷新。去年，由中国科技大学教授郭光灿院士领导的课题小组，实现了１５０公里的室内量子密钥分配，利用中国网通公司的实际通信光缆，实现了从北京经河北香河到天津的量子密钥分配，实际光缆长度１２５公里，系统的长期误码率低于６％。这是迄今为止国际公开的最长距离的实用光纤量子密码系统。
　　在空气中传输量子密码的实验也取得了很大的成果。2002年，德国慕尼黑大学和英国军方下属的研究机构合作，在德国和奥地利边境相距２３．４公里的楚格峰和卡尔文德尔峰之间用激光成功传输了光子密钥。下一步他们将改进这套密钥收发系统，例如使用较大的望远镜来侦测、用较佳的滤镜以及抗反射镀膜等，希望由此实现与距地面５００至１０００公里的近地卫星进行收发密钥，从而建立一个密码传输网。
　　密码专家希望最终能够发展出某种形式的量子中继器（quantum repeater），它本质上就是量子计算机的一种基本型式，可以克服距离的限制。2003年，中国科技大学潘建伟博士领导的量子物理与量子信息实验室成功实现了量子纠缠态的浓缩，并利用这一技术首次实现了四光子纠缠光源的量子中继器。
　　（三）应用现状
　　量子密码的研究进展顺利，虽然还有很多问题需要解决，但某些方面尤其是量子密钥分发已经逐步趋于实用。由于通信保密的重要性，量子密码技术将会首先应用于军事和政府保密信息的传输上，但商业化应用也已经起步。从2003年起，瑞士日内瓦的id Quantique公司以及美国纽约市的神奇

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