时事 | 最牛黑客都破译不了的量子通讯，到底有多牛？
北京时间16日1时40分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空，标志着我国空间科学研究又迈出重要一步。
“墨子号”实验卫星发射成功的消息在朋友圈刷屏，这颗卫星到底有怎样的“魔力”让全国人民都这样兴奋，甚至世界各国都纷纷表示关注？
详细科普下量子科学卫星的数据，它的魔力究竟体现在哪些方面？
量子通讯的概念
先来科普下量子的概念，量子是一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。量子英文名称量子一词来自拉丁语quantus，意为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念，指一个不可分割的基本个体。
量子是物理量中最小的基本单位，就像你在呼气时，瞬间能够产生几万亿个量子，但从数量上看十分巨大。
量子通讯技术
那量子通讯又是什么呢？
量子通讯（Quantum Communication）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通讯主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。
量子传输的是量子携带的量子信息，在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态如同经历了科幻小说中描写的“超时空传输”，在一个地方神秘地消失，不需要任何载体的携带，又在另一个地方神秘地出现。
（图片来源于网易科技，刘琪制图）
不过，需要注意的是，量子遥传并不会传送任何物质或能量。什么意思呢？就是说量子遥传与一般所说的瞬间移动没有关系–量子遥传无法传递系统本身，也无法用来安排分子以在另一端组成物体。
所以说，量子传输是不会把人从一个地方瞬间传送到另一个地方的，目前为止，还没有这个技术！
量子通讯的绝对安全性
当前，被认为最安全的信息传递方式是光纤通讯。光缆能把所有的光能限制在光纤里，外面得不到能量，所以这个传输被认为是安全的。但随着科技发展，只需让光缆泄露哪怕很少一部分能量，外人就能够窃听光缆传递的信号。
潘建伟说，这是因为经典通信的信号只有0和1，发生窃听时，这两种信号不会被扰动。
比如说，当两人打电话时，他人可通过窃听器从通信线路中的上千万个电子中分出一些电子，使其进入另一根线路，从而实现窃听，而通话者无法察觉。“棱镜门”等事件的曝光便是最好的例证。
量子通信则不会出现这个问题。潘建伟说，这是因为其密钥具有不可复制性和绝对安全性。一旦有人窃取密钥，整个通信信息就会“自毁”并告知使用者。
他举了一个例子：甲、乙二人要进行安全通信，甲发出的光子信息状态有水平、竖直、45°等，假设有人窃听：
第一种方法是将单光子分割成两部分，让其中一部分继续传送，而对另一部分进行状态测量获取密钥信息。但由于单光子不可分割，因此这是不可能的。
第二种可能的方法是窃听者希望截取单光子后，测量其状态，然后根据测量结果发送一个新光子给接收方。但由于窃听者不能精确地对光子的状态进行测量，所以发送给接收方的光子的状态与其原始状态会存在偏差。这样，发送方和接收方可以利用这个偏差来探测到窃听者对光子的测量扰动，从而检验他们之间所建立的密钥的安全性。
第三种可能的方法是窃听者截取单光子后，通过复制单光子的状态来窃取信息。但按照量子不可克隆原理，未知的量子态不可能被精确复制。
因此潘建伟认为，根据量子力学原理，无论怎样，窃听都可以被发现。一旦被发现，原有密钥立即作废。甲就可以把没有被窃听的密钥传送过去，利用产生的密钥进行“一次一密”完全随机的加密。所以，利用量子不可克隆和不可分割的特性可以实现安全量子密钥分发，实现不可破译的保密通信。
换句话说，无论破译者掌握了多么先进的窃听技术、多强大的破译能力，只要量子力学规律依然成立，由量子通信建立起的秘密就无法被破解。
这一套说法的问世，也重新点燃了建造“绝对安全”通信系统的希望。潘建伟说，通向“绝对安全通信”这个千百年来人类梦想大道的入口，在量子物理的指引下，又重新显露在人们视野之中。
可想而知，在一种处于绝对安全的通讯状态下，任何破译者都不能够破译加密信息，还用担心信息泄露吗？
（文中资料来源于新华网、百科资料等，文中观点与本报无关）
社会科学报
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