友情的產(chǎn)物——量子密碼學

在互聯(lián)網(wǎng)時代，密碼是保護信息的有效手段。但不管是多么復雜的密碼，只要擁有一臺足夠強大的計算機，還是能夠將其破解，盜取信息。

這時，號稱“絕對安全”的量子密碼脫穎而出。所謂量子密碼，是指利用光子形成的量子態(tài)，傳輸一組任意長的隨機密鑰。由于量子具有“測不準原理”和“不可克隆定律”，保障了密鑰的安全性，發(fā)送者和接收者可以放心地用它來加密或解密一段信息。

而說起量子密碼學的問世，就不得不說到兩段友情。

20世紀60年代，還是大學生的威斯納，在學會量子物理學后，想到了一個能發(fā)財?shù)狞c子！

原來，在量子物理學中有一個“量子不可克隆定理”。就是說，如果你制造了一個量子態(tài)X，并且對外界保密，那么任何人都無法克隆出一個一模一樣的量子態(tài)。

而且已有的量子態(tài)并不能進行測量。因為在量子物理學中，還有一個“測不準原理”。也就是說，任何偽造者都不可能只測一次，就準確測出量子態(tài)的全部特征。

更加奇怪的是，只要對任何一個量子態(tài)做一次測量，那個量子態(tài)就會瞬間坍縮，徹底變成另外一個狀態(tài)。所以，如果第一次沒測準，那么永遠也不會有第二次機會。

知道了這些原理后，威斯納想，如果制造一種量子鈔票，往每張鈔票中放入不同的秘密的量子態(tài)，別人豈不是永遠也無法偽造或復制了嗎？

當然，威斯納后來并沒有以此發(fā)財。因為他的設想只是在原理上可行，在技術上還不能實現(xiàn)。

可即便是理論，在當時也沒有人能懂。

幸好，威斯納有個好朋友叫作本奈特，威斯納把自己的這個想法告訴了他。

本奈特聽后大為贊嘆。他只要逮到機會，便向他人介紹威斯納的理論。

1979年，本奈特在一場會議上認識了一位叫布拉薩德的博士生，兩位年輕的科學家一見如故。聊到“量子鈔票”時，他們經(jīng)過思想的劇烈碰撞后很快發(fā)現(xiàn)，用“量子鈔票”的理論造鈔票雖然不行，但是可以往密碼學上面套。他們連忙潛心研究，在1982年時合寫了一篇論文，向世人介紹了一個新的理論，叫作“量子密碼學”。

于是，在量子物理學誕生82年后，它和傳統(tǒng)密碼學的結晶——量子密碼學問世了。

不過，雖然他們“用量子態(tài)來存儲關鍵信息”的初衷看起來很好，可在二十世紀七八十年代，人們最擅長操縱的量子態(tài)是在真空中永遠以光速飛行的光子。也就是說，光子不適合儲藏，只適合傳播。

于是，布拉薩德和本奈特又靈機一動想到，那我們?yōu)槭裁床话l(fā)揮它的特長，讓它來傳遞某種“不可偽造”“不可復制”的重要信息呢？

就這樣，布拉薩德和本奈特在1983年又提出了一個新的理論。在這個理論中他們證明，科學家可以用光子形成的量子態(tài)，傳輸一組任意長的隨機密鑰。這個理論也就是視頻開頭提到的量子密碼學。

終于，這個理論獲得了廣泛的關注，并以他們二人的姓名首字母命名，叫作BB84協(xié)議（BB84 protocol）。

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