在之前的文章中,我们简单了解了量子加密技术,而量子加密技术目前主要的应用场景就是量子通信。那么我们今天就来简单了解一下关于量子通信的那些事。

什么是量子通信?

在日常生活中,通信就是把人所看到的图像转变成电信号或是光信号,通过光缆或者电缆将电信号或光信号传至接收信号的远方,之后利用一个测量装备,再把电信号和光信号转变成声音与图像。

而量子通信则是把传统通信的物理量换成量子力学领域里独有的量子态,而量子态不是常规的物理量,典型特征是测不准,量子态每被测量一次都会产生变化,导致测量出来的结果不尽相同,无法确保得到的结果是我们想要的结果,但是合法的两个通信者能够通过协议得到确定的信息,因此利用量子态来代表信息可以有效防止信息被窃听。

量子通信加密技术

量子密钥在量子通信中的作用

量子密钥是量子通信中保证通信过程不被人窃听的核心。量子密钥是一组随机数,通信的双方会共享一组一样的量子密钥。之后用随机数跟通讯内容做一个变换,使通讯内容成为乱数。合法的通信者事先已经共享了密钥,因此合法接收者收到乱数之后可以利用密钥做反向变化,将信息从乱数中提取出来。而窃听者由于没有密钥,得到的只是一堆乱数,无法获得有效信息。

量子通信的优缺点

与传统通讯相比,量子通信的优势在于安全性,但是它也有一个弱点,随着传输距离增长,量子通信的传输速度会逐渐降低,一旦传输速度接近于0,传输无效。传输距离是量子通信领域中一个非常重要的指标。

其实,不论是经典信号还是量子信号,信号在传输的过程中都会随着传输距离的增长而衰减。如果信号衰减到测量手段的极限以下,则无法通过测量得到信息,传输无效。测量的极限由噪声决定,如果信号比噪声小,测量得到的主要就是噪声而非信号。因此提升信噪比成为增加传输距离的关键技术难点和技术指标。

提升信噪比主要有两种手段:第一种是让两边的传输信号保持高度一致,在传输过程中利用反馈控制等手段抑制噪声,提高信噪比。第二种手段就是将干扰屏蔽在信号以外,或是只产生绝对的干扰,不产生相对的干扰,这样就能得到更高的信噪比。

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量子保密通信的意义

量子保密通信的重点不在于“量子”,而在于“保密”,从国家层面来说,量子保密通信技术的发展可以提高国家的信息安全水平。而对于普通民众来说,虽然量子通信技术目前没有大范围普及应用,但国内已经有许多厂家在生产量子通信的相关设备,相信在未来一定有机会大规模铺展该技术,让通信更加安全。

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