量子密钥分发|想了解量子通信？先了解密码学密码学

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Alice要向Bob发送一条绝密信息，其内容是love 。于是Alice找来一串数字1234将love的每个字母依次向后位移1234得到MQYI ，Alice将结果发送给Bob ，Bob收到信息后，根据上述方法反推计算得出其内容为love 。以上就是密码学中的对称加密算法。 love称为明文1234称为密钥，每个字母向后位移，称为算法。
MQYI称为密文，信息论的创始人香农证明了一个数学原理，如果密钥是一个长度等于或大于明文的随机的字符串，并且每次通信更换密钥，在这种情况下，即使敌人获知了密文和加密算法。通信也是安全的，所以通信安全的本质就是密钥的安全配送，如果通过经典通信方式传送密钥就有被窃听的风险，而量子密钥分发可以做到不需要密钥传送就可以使得通信双方拥有密钥。
【量子密钥分发|想了解量子通信？先了解密码学】量子通信的速度能超过光速吗？答案是不能。量子通信一般包括量子密钥分发量子隐形传态等等。由于量子密钥分发是唯一接近实用的技术，所以媒体报道中提到的量子通信一般指的就是量子密钥分发，量子密钥分发是通过一系列的操作，使得通信双方不需要配送密钥就能拥有相同的字符串，作为通信密钥。量子密钥分发可以不使用量子纠缠，实际情况也是如此。绝大多数量子密钥分发实验都是采用了单量子方案，因为真正可以产生随机数的是对量子叠加态的测量。
我们以BB84协议为例，说明科学家是如何产生量子密钥的。首先，我们需要了解光子的偏振，我们通过线偏振方法测量一个未被测量的光子，有50%的可能水平偏振， 50%的可能竖直偏振。同理用圆偏振方法测量，有50%的可能左旋， 50%的可能又旋。
现在有一个光子，我们用线偏振方法测量，假设测的它是水平偏振，如果后面我们一直对这个光子进行线偏振测量，那么它永远是水平偏振，但此时我们用圆偏振方法测量，那么它可能是左旋或者右旋。假设得到了左旋，同理，如果我们在对这个光子进行圆偏振测量，那么它一直是左旋，但如果再用线偏振方法测量，它可能是水平偏振或者竖直偏振。
现在我们来描述BB84协议的操作过程，首先我们规定光子偏振代表的信号通信第一阶段Alice随机一个方法测量一个光子并记录值，然后将这个光子发送给Bob ， Bob也随机一个方法测量这个光子并记录值。这样的操作重复若干次后，进入通信第二阶段， Alice和Bob通过网络或电话公布自己的测量方法。双方比对与对方的测量方法保留测量方法一样的值，丢弃测量方法不同的值，因为测量方法一致，所以对应的值必然相同，这样双方拥有了一串相同的字符串，这串字符串就可以作为通信的密钥。