‘壹’ 听说中国研发了量子密码
据NIST官方网站2006年4月18日报道，美国商务部国家标准与技术研究院（NIST）的科学家在光纤内获取了基于量子物理学原理的速度最快的“不可破译”编码的原始代码，这项工程在18日的奥兰多SPIE国防与安全研讨会上公布，从而向利用常规高速网络（包括广域因特网和局域网）传输超安全视频迈出了坚实的一步。
国家标准与技术研究院研发的量子密钥分配（QKD）系统在不同的方向利用单一的光子，即光束的最小粒子，产生连续的二进制编码，或者称作“密钥”，来提供加密信息。量子加密的原理就是删除任何中途截取者，从而保证绝对安全的密钥交换。通过实验室系统，科学家首先在长1公里的光纤中以超过每秒400万比特的速率产生原始密钥，这个速度是上个月NIST报道的最快速度的两倍。接下来在长4公里的光纤中，尽管速度有些缓慢，但系统还是成功地获得了密钥。达到最高速度的错误几率只有3.6％，这一几率被认为是相当低了。下一步是对原始密钥进行处理，使用NIST自主研发的技术对错误进行纠正，并进一步增加私密性，然后在原始速度减半的情况下产生密钥，即每秒200万比特。
先前NIST使用在1公里光纤中以每秒100万比特的速度运作的量子密钥分配系统产生的密钥，加密、传输和解密因特网质量的视频流。据论文的作者NIST物理学家肖唐介绍，使用两倍或更快速度产生的密钥，通过相同的纠误和增密方式，将会对更高分辨率的视频信号进行实时的加密解密。肖唐说：“这就是我们全力以赴在我们实验室建造的高速量子系统的原型，在这个系统建成以后，我们就可以同时观看来自不同地方的两台摄像机拍摄的经过量子密钥分配系统加密的视频信号。”
高速量子密钥分配系统可以运用于远程敏感视频的发送，如卫星图片、知识产权、个人卫生保健和财政数据等贵重商业资料。此外，高安全性的通讯在军事行动中也必不可少，可以同时供大量指挥官同时使用，并提供安全的数据库和多媒体演示。
‘贰’ 量子通讯的几个问题
1.
理论上没有通讯距离的限制，当然距离越长工程上的挑战越大，
因为保持
量子比特
处于相干状态是很困难的，有时就算最好的
电磁屏蔽
、真空、超低温的环境下，
量子信息
还是会在很短的距离下因
退相干
而失效。目前实验室能达到的最长距离大约是十几公里，介质是受环境影响很小的
偏振光
子。
2.
理论上也没有带宽的限制，
就好比你问
光通信
有没有带宽限制，答案是没有，但光通信具体的通信标准比如GPOM，
就有了。
目前还没有
量子通讯
的技术标准，而且量子通讯目前也只能用于加密，
必须使用传统信道传输密钥，而且加上在传输过程中的退相干效应，
理论上带宽是要低于和它匹配的传统信道的。
3，这个无从谈起，根本就没有实验室以外的交换协议标准。在实验室里，
光量子
的两路交换模型都是一个挺复杂的课题。
4，其实只要信息的通道能成功
双向传输
量子信息，那理论上就可以是双工通信，
A和B可以都配备一套发送和接受设备就可以了。
5，量子通讯的一个特点是信息只能被提取一次，和其他人有没有设备没关系，
因为处于
叠加状态
的量子比特被观察一次后就坍塌了，所以就算它被别人截获了，
你也能及时发现。
6，强调目前
量子通信
就算在理论上也只能应用于加密，如果商用的话，安流量收费，包月88折，亲！
‘叁’ 量子加密:或许是人类的终极加密法quantum encryption
上节 讲了量子计算机的原理，这节我们来讲第七代加密法—— 量子加密 。
和其他加密法最大的不同是，其他加密法的原理只使用了数学，而它不但使用了数学，还使用了物理中的量子理论。
也许正是因为背后有两大靠山，所以它是目前为止最强的加密法，就算是量子计算机也很可能无法破解。
量子加密既然是数学和物理结合的产物，那么我们先说说数学原理的部分。
其实你不会陌生，数学原理就是单次钥匙簿密码法。
如果你还记得，这种加密法无法破解的前提是，要求钥匙完全随机，而这个要求又是几乎不可能在现实中应用的。因为本来真正的随机数就很难获取，退一万步说，就算有了真正的随机数列，传送钥匙的环节也没法保证完全安全。
最保险的方法只能是双方带着一堆保镖，当面交换钥匙簿，还得保证保镖里没有特工。
而量子加密的无法破解，不仅是理论上无法破解，而且实施过程中还能抵御住绝大部分特工类型的破解。
听着很完美，只不过设备制造的环节困难极大。
我们先来说，量子加密是怎样做保密通信的数学过程吧。
第一步：爱丽丝给鲍勃传送一串光子，其中每一位光信息都用0和1来标注。具体什么算0，什么算1，是有两套测量方法——甲套和乙套。这两种不同的测量方法，对同一个信号的测量结果是不同的。
第二步：鲍勃收到光信息后开始测量，就测量每个光信息位到底是0还是1。不过鲍勃并不知道爱丽丝那边说的0或者1，到底是按甲方法测的还是乙方法测的。但没关系，鲍勃对每个光信号都随意选用一套方法来测出每个光信号到底是0还是1，就可以了。
所以鲍勃有的时候测出来的结果，肯定是跟爱丽丝发出来的约定相符的，可有的时候测出来的结果又是不符的。不过这都没关系，测完了再说。
第三步：毕竟鲍勃有一部分是测错的，所以这时候两个人必须打一个电话。这个电话完全不用保密，谁想窃听都可以。
爱丽丝和鲍勃在电话里都说什么呢？就是针对每个信号，到底使用了哪套测量方法。这通电话里就是按照顺位，依次说出测量的方法。第1个信号是用甲方法测的还是乙方法测的，第2个顺位用了甲还是乙，第3个顺位用了甲方法还是乙方法……所有这些测量方法，由爱丽丝告诉鲍勃。
第四步：鲍勃听完爱丽丝的这通电话之后，就对照刚刚自己瞎蒙着测的结果，也要回复爱丽丝。回复的具体内容就是，自己哪几位的测量方法蒙对了。
对鲍勃来说，自己之前测错的那些不管，把测对的那几位挑出来，这串数字就可以作为他的钥匙。
对爱丽丝来说，因为鲍勃告诉了她哪几位他选对了测量方法，所以爱丽丝也可以把鲍勃选对的那串数字也挑出来。
这个时候两人挑出来的那串数字是完全相等的，而因为完全相等，所以就可以作为两人的钥匙了。它既是鲍勃的钥匙，也是爱丽丝的钥匙。
整个过程中，钥匙并没有在额外的步骤中单独传输。他们在电话里说一说，自己分别回去数一数，就能得到同样的钥匙。
之所以钥匙一样，也是数学原理上保证的，咱们不用纠结于数学原理的细节。
既然没有单独的钥匙传送环节，所以特工就很难下手。
另外，因为鲍勃和爱丽丝都是随机瞎蒙着选用甲套或乙套这两种测量方式的，所以两个人恰巧都用了同一种方法的序列挑出来的东西，也是随机序列，也就是说钥匙是完全随机的。
到这里，钥匙既不用额外的传输，而且本身又是完全随机的，这下就满足了单次钥匙簿加密法，并且改进了传送钥匙的薄弱环节。所以，实际操作时可行性就高了很多。
就算中间有伊芙窃听了他们的那通电话，伊芙也没法判断到底哪几位应该挑出来当钥匙，因为她不知道鲍勃那边针对每个光子位测量的结果是什么。
现在，还有一种窃听途径——比如说伊芙知道窃听电话没用，那就干脆直接窃听光缆上的信息。这样怎么办呢？
这也不用担心。
首先，光缆上的信息本来就是单次钥匙簿加密的，就算在使用过程中不遵守随机的原则，暴露了一些特征，也不用担心。因为在量子通信中，还会增加一个确认环节，来判断光路上有没有人窃听。
这是怎么实现的呢？其实就是我们前面说的物理特性。
因为人对光的测量会改变光原有的量子态，伊芙窃听光缆，其实就相当于在双缝干涉实验时，在两道缝前又添加了两个探测器，这时候幕布上明暗条纹就会不见了。
也就是说，爱丽丝和鲍勃只要发现幕布上的图案变了，就知道有人在窃听了。只要发现有人窃听，他们就切换到其他线路上，那条被窃听的线路就废掉了。这是量子加密又一个新功能。
在真实的应用下，伊芙窃听会导致鲍勃收到的信息有错误。但怎么知道有错呢？
其实他跟爱丽丝打个电话，核对一下解码出来的原文就可以了。
那你说，核对原文那不就整个都泄密了吗？不怕的。
只需要随机从鲍勃收到的消息中，挑选几个字母核对一下是否一致就可以了。只要有一个不对，就说明这条光缆上有特工窃听。
核对的量大概占原文的多少呢？有这么一个数字可以参考。
假如从1075个字符里随意挑出75个，如果这75个都是一样的话，基本就能保证这条信息是安全的。
为什么说基本呢？
因为还存在很小很小的概率是它被窃听了。但因为这75个双方都是一致的，所以窃听的概率就大概小于一万亿分之一，所以还是非常可信的。
第一次真实的量子加密系统，是1988年在IBM的实验室做出来的。
它的甲套乙套测量方法，是使用光的偏振方向来呈现量子态。用上下偏振代表甲套测量方法，用左右偏振代表乙种测量方法。当时两台计算机只相隔30cm，通信成功了。
理论和实践同时胜利，之后的改进主要就体现在两台计算机的通信距离上。
1995年，日内瓦大学可以做到相聚23公里完成量子加密通信。
2012年的时候，咱们国家潘建伟团队把这个数字推进到了一百公里这个级别。现在这个团队正在尝试用空间轨道上的卫星和地面接收站间，实现量子加密信息的传输，距离就已经摸到千公里的级别。
只不过实验中符合条件的光量子态数量实在太少，只有几个到十几个数位，远远不能承载信息的正文，所以到目前为止，量子加密只适合给钥匙加密。
如果你要问，量子加密是不是已经在实际使用了？
很有可能是。据说白宫和五角大楼已经安装了量子通信系统，并且已经投入使用。如果美国可以这样做，世界其他发达国家，包括中国的那些机要部门，很可能也已经部署了量子加密。
但是在加密解密的技术细节讲解上，我们不得不以量子加密的原理，作为这个模块的结尾了。
因为密码学这个学科天生和其他学科不同——
我们能从公开渠道获取的相关信息，一定是这个行业最顶尖的人允许我们看到的。很多技术细节，很多故事今天都还在保密机构中锁着，需要等上30年后《保密法》约定的期限过了，才能公之于众。
所以，就在我们谈论量子加密和量子计算机时，说不定已经有很多新进展，有很多坚固的密码已经被破解，很多国家的情报机构正在偷着乐，也有很多做出突出贡献的人却注定要被埋没。
这一切都需要时间和机遇，让他们今后出现在密码学的历史舞台上。
如果你要问量子加密的不可破解，是不是在重复上千年来那些加密解密的故事呢？会不会几百年之后，技术发展到我们现代人无法理解的地步的时候，量子加密也会被破解呢？
我的答案是——大概率说破解不了。这一天，可能永远也等不到。
因为如果量子加密能被破解，就说明在量子理论中，出现了一种对量子态测量后还不改变量子态的方法，而这是违反量子力学基本原理的。
量子力学是物理学的基础理论，虽说只要是理论，就一定有被证伪的那一天，但这种证伪更可能是一种改进。
就像我们先知道地球是个球体，然后才知道赤道方向的直径比南北极方向的直径多了120多公里，也就是说它不是完美的圆球，而是一个椭球体，只不过椭得实在太微弱了，肉眼都看不出来。就是这样一种程度的证伪，而不是某一天突然发现地球是正四面体的那种程度的证伪。
这种黑白颠倒的证伪，在量子力学基础理论上是永远不可能发生的。
量子力学的基本理论，是从1905年到今天，被无数实验拷打、锤炼活下来的。如果量子加密可以破解，就说明目前所有量子力学结论都是错的。
这种错的剧烈程度，就好像突然某一天发现地球是正四面体那样。如果真的是这样，整个物理学都得重写。
我相信这一天永远不会到来
‘肆’ 量子通信为什么这么牛
经典通信较光量子通信相比，其安全性和高效性都无法与之相提并论。安全性-量子通信绝不会“泄密”，其一体现在量子加密的密钥是随机的，即使被窃取者截获，也无法得到正确的密钥，因此无法破解信息；其二，分别在通信双方手中具有纠缠态的2个粒子，其中一个粒子的量子态发生变化，另外一方的量子态就会随之立刻变化，并且根据量子理论，宏观的任何观察和干扰，都会立刻改变量子态，引起其坍塌，因此窃取者由于干扰而得到的信息已经破坏，并非原有信息。高效，被传输的未知量子态在被测量之前会处于纠缠态，即同时代表多个状态，例如一个量子态可以同时表示0和1两个数字， 7个这样的量子态就可以同时表示128个状态或128个数字：0~127。光量子通信的这样一次传输，就相当于经典通信方式的128次。可以想象如果传输带宽是64位或者更高，那么效率之差将是惊人的大。
量子通信理论上可以超过光速，这是目前人类已知的唯一一项可以超过光速的东西。
‘伍’ 量子加密原理
量子加密原理是利用量子技术来传送秘密钥匙，资料的保密将更为安全。
现在的量子密码术仅限在地区性的网路上。这项技术的威力在于，任何人只要刺探钥匙的传送，都一定会更动到钥匙。但这也意味着，我们没办法借着网路设备将携有量子钥匙的讯号放大，然后继续传输到下一个中继器。光学放大器会破坏量子位元。
量子加密术运用许多先进的技术，其中有些做法仍然停留在实验室阶段，密码专家希望最终能够发展出某种形式的量子中继器，它本质上就是量子电脑的一种基本型式，可以克服距离的限制。
一直发展至今，量子密码技术已经有了长足的进展。而且未来还会有更多的产品。这种加密的新方法结合了量子力学与资讯理论，成了量子资讯科学的第一个主要商品。未来，从这个领域诞生的终极技术可能是量子电脑，它将具有超强的解码能力，而要避免密码遭破解的唯一方法，可能得用上量子密码技术。
现代的密码专家所遇到的挑战是，如何让发送者与接收者共同拥有一把钥匙，并保证不会外流。我们通常用一种称为“公开金钥加密法”（public-key cryptography）的方法发送“秘密钥匙”（简称密钥或私钥），对传送的讯息加密或解密。这种技术之所以安全，是因为应用了因数分解或其他困难的数学问题。
‘陆’ 量子通讯的几个问题
看到没人说，我来大概回答一下吧
第一题和第二题可以结合在一起回答
距离造成的是衰减，衰减会造成源的亮度被衰减掉，造成通信带宽的降低，直到能接收的光子数量过低与暗计数相较接近后，量子通信失败
现在的光纤量子通信最远距离大约是200公里，自由空间的最远距离国外是150公里，国内是100公里，但是现在的方案大致是城际通过卫星平台做中转，城内用光纤的网络
你所说的瞬间完成，应该指的纠缠，纠缠的光子对的相关性是瞬间完成的，但是累积这样的光子对需要时间（源亮度和信道衰减）
每次量子通信都是在两者之间建立绝对安全的通信，如果要建立给第三方，那就是两次两两的量子通信
“资料上说A端到B端，A端改变后，B端也发生改变”，这是纠缠光子对的特性，“但B端不能让A端改变，”这个我不理解，纠缠是对其中之间进行测量形成塌缩后，导致纠缠对也发生塌缩
量子通信只是两两间的安全通信，如果通信转接过多，安全性是随着每个点的安全性下降的
由于量子通信的需求很高，尤其是隐形态传输，现有通常认为量子通信只是作为经典通信的辅助和提升，其需要的设备需求并不适合个人使用，设备价格不菲，且维护费用也很高，如果只是对于信道来说反而需求和普通光通信差别不大，如果技术发展到个人应用阶段或者真有需要有能力购买和维护，运营商通过出售和维护终端收费即可
‘柒’ 量子通信，能被破解吗真的是绝对的安全吗
通信二字加上了量子是不是会变得很厉害呢？
我们先来看一下量子通信的概念
量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式，基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证，主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种。
量子通信的安全性
量子通信从原理上是有绝对的安全性的，这个主要是有量子不可克隆原理和海森堡不确定性关系整两个理论所保证的，简单点说可以这样理解。我们前提说的是量子保密通信，而不是直观理解上的通过量子传输信息的通信。如A和B在通信地时候通过不同态的量子生成密钥，如果你想从中窃取，一定会对其中的密钥的量子态进行测量，当你测量的时候一定会改变这个量子态，使得接收端可以发现，从而丢弃这个量子。。。所以你无法破译是因为你根本从原理上拿不到密钥。但是这些都是原理上的，在显示情形中很少有人对量子通信进行攻击。
‘捌’ 量子加密通信的安全性将会更高吗
据报道，日前有专家表示，传统加密技术使用密钥：发送方使用一个密钥对信息进行编码，接收方使用另一个密钥对信息进行解码，但这样的密钥有可能被泄露，从而不可避免地遭到窃听，而量子加密通信：安全性更高。
量子通信还可能应用于虚拟货币防伪和量子指纹鉴定等等。未来，量子网络将连接分布式量子传感器，用于全球的地震监测。而在5年—10年内，有望开发出可靠的光子源及相关技术，实现远距离量子信息传输，并推动量子处理器之间数据共享协议的相关理论研究。
希望量子通信可以快速发展并应用到生活中！
