量子加密通讯原理?

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/20 10:28:12
前段时间在超大看到量子通讯才开始学习,看了些资料,觉得原理挺简单的。(大家别骂我,特别说一句,我知道就算原理很简单,但工程实现应该是很难的,就像发动机)。下面说下我理解的原理:
        1. 光是由光子组成的,光子是量子的一种
        2.. 量子有种特性:量子纠缠。也就是两个量子靠近到一定距离,就产生纠缠,两个量子的状态就会相对。大概就是你是左我就是右,你是上我就是下
        3. 利用量子纠缠的原理,我把两个纠缠的光子,一个通过光纤送到对方,另一个留下来测量状态,那我就知道了我送出去的光子的状态。比如我测量留下来的是左,那么送出去的就是右。也就是左代表1,那么我送出去的就是0
        4. 量子物理原理:测量量子的状态后,会破坏量子的状态。测量时时左,测量后就可能变成右,也就是发送的信息只能正确读取一次了。
        5. 目前没有办法人为可控设置变量子的状态
这原理应该是对的吧。如果不对,给批评指正下。如果是对的,量子加密通讯应该是:
        1.  只能发送密匙,不能做一般的通信。因为我不能控制我发送了什么,但我知道我发送了什么。
        2.  我发送的密匙被别人截收了,那真正的接受人要不是收不到,要不就是收到错的
        3. 确认对方正确收到到我发送的密匙后,用发出去的密匙加密我要发送的信息进行一般的通信。确认可能有很多方法,比如发送一条测试确认信息,看揭秘后是否正确。
        4. 真正的通信与一般的光纤通信没什么区别
量子力学这种高大上(也许矮穷锉)的微观科学,能有工程实现,能做到密匙可信分发,相信是很不容易。展望、幻想量子物理的将来的广阔用途,没什么不对的。但把展望的东西混乱目前正在做的然后夸大、或说不可能,应该都有问题吧。
前段时间在超大看到量子通讯才开始学习,看了些资料,觉得原理挺简单的。(大家别骂我,特别说一句,我知道就算原理很简单,但工程实现应该是很难的,就像发动机)。下面说下我理解的原理:
        1. 光是由光子组成的,光子是量子的一种
        2.. 量子有种特性:量子纠缠。也就是两个量子靠近到一定距离,就产生纠缠,两个量子的状态就会相对。大概就是你是左我就是右,你是上我就是下
        3. 利用量子纠缠的原理,我把两个纠缠的光子,一个通过光纤送到对方,另一个留下来测量状态,那我就知道了我送出去的光子的状态。比如我测量留下来的是左,那么送出去的就是右。也就是左代表1,那么我送出去的就是0
        4. 量子物理原理:测量量子的状态后,会破坏量子的状态。测量时时左,测量后就可能变成右,也就是发送的信息只能正确读取一次了。
        5. 目前没有办法人为可控设置变量子的状态
这原理应该是对的吧。如果不对,给批评指正下。如果是对的,量子加密通讯应该是:
        1.  只能发送密匙,不能做一般的通信。因为我不能控制我发送了什么,但我知道我发送了什么。
        2.  我发送的密匙被别人截收了,那真正的接受人要不是收不到,要不就是收到错的
        3. 确认对方正确收到到我发送的密匙后,用发出去的密匙加密我要发送的信息进行一般的通信。确认可能有很多方法,比如发送一条测试确认信息,看揭秘后是否正确。
        4. 真正的通信与一般的光纤通信没什么区别
量子力学这种高大上(也许矮穷锉)的微观科学,能有工程实现,能做到密匙可信分发,相信是很不容易。展望、幻想量子物理的将来的广阔用途,没什么不对的。但把展望的东西混乱目前正在做的然后夸大、或说不可能,应该都有问题吧。
只要是先进的,就应该尝试,引导潮流
现在就是量子密钥分发。
还没有到这个地步,就是应用量子力学的理念进行保密,不过已经很好了。
如果是的话,改造通讯网络成本不应该很高,光纤通讯网络两端加上这个量子加解密机就可以了。
另外,加密后的信息从原理上来讲还是有可能破解的。只是密匙经常更换,破解的成本可能高很多了。


真正的量子通讯,应该是
           1. 用量子纠缠的原理,把许多个纠缠的量子分开。距离要够远
           2.  量子正确排序不变
           3. 有办法控制量子的状态
但这些应该都是目前不可能实现的



真正的量子通讯,应该是
           1. 用量子纠缠的原理,把许多个纠缠的量子分开。距离要够远
           2.  量子正确排序不变
           3. 有办法控制量子的状态
但这些应该都是目前不可能实现的

是的。目前的量子通讯就是在于密码方面。主要技术难点就是分发密钥纠缠子。
woodio 发表于 2016-4-29 12:35
有人管没人管啊??


按这些原理,几样东西目前看应该是不可能的,但我不相信是我们专家、院士说的:
   1. 用量子来通讯(包括量子通讯实验卫星)
   2. 量子加密通讯不可破解(至少从原理上是可以破解的)
   3. 超光速通讯

不过,这些东西如果是真正的量子通讯,应该都能做到

按这些原理,几样东西目前看应该是不可能的,但我不相信是我们专家、院士说的:
   1. 用量子来通讯(包括量子通讯实验卫星)
   2. 量子加密通讯不可破解(至少从原理上是可以破解的)
   3. 超光速通讯

不过,这些东西如果是真正的量子通讯,应该都能做到
如果是的话,改造通讯网络成本不应该很高,光纤通讯网络两端加上这个量子加解密机就可以了。
另外,加密后 ...
密钥没法经常变换吧?
破网 发表于 2016-4-29 13:06
密钥没法经常变换吧?
理论上应该可以,一次一密匙都应该可以。但技术上怎么实现就不懂了。
理论上应该可以,一次一密匙都应该可以。但技术上怎么实现就不懂了。
说叉了。
我是说量子加密换密钥难。

hmovie123 发表于 2016-4-29 12:53
按这些原理,几样东西目前看应该是不可能的,但我不相信是我们专家、院士说的:
   1. 用量子来通讯(包括 ...


量子实验卫星也是量子密钥分发。显然天地之间不依赖光纤的量子密钥分发难度更大。
hmovie123 发表于 2016-4-29 12:53
按这些原理,几样东西目前看应该是不可能的,但我不相信是我们专家、院士说的:
   1. 用量子来通讯(包括 ...


量子实验卫星也是量子密钥分发。显然天地之间不依赖光纤的量子密钥分发难度更大。


楼主发这个话题,瞬间过滤掉超大99%的id发言,大家都不知道该怎么接嘴了,我觉得,人类目前对量子的利用大概相当于到了对于电磁波只利用到发射摩尔斯码的地步,后面还有超大的发展空间,比如量子通信像电磁波那样发展到手机,wifi的程度的话,,正因为量子纠缠有无数种状态,这比现在的电子计算机只有0,1两个状态多无数倍,就算只利用现在计算机的构架,量子做计算机的话几乎比现在的计算机快上亿倍

楼主发这个话题,瞬间过滤掉超大99%的id发言,大家都不知道该怎么接嘴了,我觉得,人类目前对量子的利用大概相当于到了对于电磁波只利用到发射摩尔斯码的地步,后面还有超大的发展空间,比如量子通信像电磁波那样发展到手机,wifi的程度的话,,正因为量子纠缠有无数种状态,这比现在的电子计算机只有0,1两个状态多无数倍,就算只利用现在计算机的构架,量子做计算机的话几乎比现在的计算机快上亿倍

袁天罡 发表于 2016-4-29 13:28
量子实验卫星也是量子密钥分发。显然天地之间不依赖光纤的量子密钥分发难度更大。


好像不行吧。不用光就是无线电波。无线电波好像不是量子。 那个卫星我以为是在太空做量子物理实验的,但不知做什么。
不过,难道用激光?但激光能一颗一颗光子发,兔子的黑科技。
袁天罡 发表于 2016-4-29 13:28
量子实验卫星也是量子密钥分发。显然天地之间不依赖光纤的量子密钥分发难度更大。


好像不行吧。不用光就是无线电波。无线电波好像不是量子。 那个卫星我以为是在太空做量子物理实验的,但不知做什么。
不过,难道用激光?但激光能一颗一颗光子发,兔子的黑科技。
找钱1 发表于 2016-4-29 13:31
楼主发这个话题,瞬间过滤掉超大99%的id发言,大家都不知道该怎么接嘴了,我觉得,人类目前对量子的利用大 ...
嗯是的
用我的昨天的说法就是“部分应用”
算了开启应用的大门, 已经是很了不起的成就
谢谢您的科普,我的物理知识依稀呼唤回来一些,

不管您的是否对错,只要敢于贴出自己的理解,

那么就是值得赞许的,

再次谢谢!
应该是对的吧
兔子的专家好像在几方面做得比别人强吧:
    1. 可以多个光子纠缠,个数比别人多,5个还是6个
    2. 能测量光子的维度比别人多,好像是两个吧。那一次读出的就不止是0或1,而是0或1或2 或3了
    3. 保存光子的状态传送得比别人远,好像是200公里吧
   还有别的吗?
二十多年前我的一个老师,他说他当时正在研究光孤子通信,而且说研究这门学科的人极少,当时还没有什么量子通信的概念,不知道是不是一回事
hmovie123 发表于 2016-4-29 12:35
真正的量子通讯,应该是
           1. 用量子纠缠的原理,把许多个纠缠的量子分开。距离要够远
         ...
这个能解决 量子计算机也就解决了
估计下一次工业革命 就是量子革命
海纳 发表于 2016-4-29 17:14
二十多年前我的一个老师,他说他当时正在研究光孤子通信,而且说研究这门学科的人极少,当时还没有什么量子 ...
孤子极难制备
事实上,没有楼主说的这么科幻。
实际操作中,只需要有一台激光器,一台偏振仪就够了,剩下的交给自然。
基本原理是这样的,一束激光器产生的光波,通过偏振仪起偏,然后进入自由空间传播。传播到某个终端被探测器探测,并得到被传输的这束光波的偏振方向,任务就完成了。
当然实际情况要比这个复杂一些。首先,这个激光器有点特殊,它所发射的是有一定相干性的光子。我们通常见到的自然光、白炽灯什么的,它发射的光子是没有相干性的,相位杂乱无章。而激光器通过特殊设计的光学腔(一般是半导体微腔),不同波矢不同相位的光经过复杂的干涉、反射过程,可以得到不再是杂乱无章的光子。用量子光学的术语来说,这些光子产生了纠缠(实际上和纠缠还有微小的差别)。
接下来,通过特殊设计的偏振仪(由各种不同的偏振片进行复杂的设计、组合而成),就相当于制备了所谓的量子态。后面的事就不用我说了。

另外回上面一位同学的。光孤子一直都有人在研究,前些年还热过一段时间的极化激元的玻爱凝聚,实际就是光孤子。然而光孤子的问题是非线性光学中极端复杂的一类,研究门槛太高太高,所以逐渐也就冷下去了。

酸奶博士 发表于 2016-4-29 18:19
事实上,没有楼主说的这么科幻。
实际操作中,只需要有一台激光器,一台偏振仪就够了,剩下的交给自然。
...


这是量子纠缠的具体实现 ?哪具体怎么传送的?是通过光纤一个一个光子传送到对方的吧?
酸奶博士 发表于 2016-4-29 18:19
事实上,没有楼主说的这么科幻。
实际操作中,只需要有一台激光器,一台偏振仪就够了,剩下的交给自然。
...


这是量子纠缠的具体实现 ?哪具体怎么传送的?是通过光纤一个一个光子传送到对方的吧?
量子通信不能实现是因为通信速率不够,一组纠缠态量子传送的信息位数太低
事实是目前实现的就是量子加密通信,完成的是量子密匙,而且也不是说不可破解,而是一旦有人探测就回改变纠缠态,这样接收方可以知道已经被截获,而做出应对,达到无法破解的目的,并不是说截获方无法获取信息
这是量子纠缠的具体实现 ?哪具体怎么传送的?是通过光纤一个一个光子传送到对方的吧?
本质上说和量子纠缠是两码事。
量子纠缠需要用到特殊的光子计数器,而且对相位的测量要求更高。目前的量子保密通信用不到这么复杂的东西,单光子过程就够了。

目前的保密通信是希望在自由空间中传输,不是光纤。
目前采用的激光频率一般不会被空气散射,自然也不会退相位。所以自由空间中会导致退相干的因素主要是地球及宇宙中复杂的辐射环境。这个是自然内在属性,难以克服。

光子没有所谓一个两个传输那么科幻,其实就是光波的偏振性。
所谓一个两个的概念,是指在准冲击极限下,一个光的波包只包含一个光子所对应的强度。简单来说,就是把激光器的脉冲频率调到光子能量所对应的频率,就是所谓一个光子。
我是不是可以这么描述,量子加密就相当于现在的md5加密。
本质上说和量子纠缠是两码事。
量子纠缠需要用到特殊的光子计数器,而且对相位的测量要求更高。目前的量 ...
好像明白了点。用一束激光通过什么东东就能分解成两束或更多束,怎么调节就相当于两个或几个纠缠的光子,照射到两端,那么两端都可以读到光子的状态了。
严格的说现在的量子通讯不是加密,只是防窃听。 如果传送过程中有人窃听的话,接收端能发现,然后要求发送端重新传。
hmovie123 发表于 2016-4-29 12:53
按这些原理,几样东西目前看应该是不可能的,但我不相信是我们专家、院士说的:
   1. 用量子来通讯(包括 ...
人类的认知范围还很有限,包括各种理论!
没有基于物理数学的量子算法。很久以前古人都已经在做这种尝试了,比如说八卦,洛书之类的,这就是某种类型的量子算术。只是现在他们把这些归类于迷信(就因为它用来算命),知道什么?人家早就通过测量量子状态忽视时间限制(说到底时间也是某类的量子状态!),而得到未来可能出现的状态。只是今天的人类不理解罢了。

一般来说,量子计算机个人估计,是基于3进制的算法的。

就如2进制的真伪值一样,3进制可能会改变当前人类的逻辑观念,它的值可以是,1真,2伪,3非真非伪或者说不确定。

当涉及到量子世界时,2进制已经不足以描述物理进程了。

注意薛定谔猫,它给出了新逻辑式的第三个值,非真非伪。



袁天罡 发表于 2016-4-29 13:28
量子实验卫星也是量子密钥分发。显然天地之间不依赖光纤的量子密钥分发难度更大。
7月底卫星发射,大气层外衰减少,距离会远。几年前大气层内做到100多公里接受了