大功率手機(jī)信號(hào)放大器-密碼學(xué)是內(nèi)容極其豐富的學(xué)科，目前量子信息技術(shù)僅僅在“密鑰分配”這個(gè)具體分支上可望發(fā)揮獨(dú)特的作用。保密通信是密碼學(xué)的重要內(nèi)容，其基本原理是，采用密鑰K1 (0，1 的隨機(jī)數(shù)列)通過加密算法將甲方要發(fā)送的信息(明文)變換成密文，在公開信道上發(fā)送到合法用戶乙方處，乙方采用密鑰K2從密文中提取所要的明文4G手機(jī)信號(hào)放大器。

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如果甲乙雙方采用相同的密鑰(即K1=K2)，稱為對(duì)稱密碼或私密密碼。如果K1≠K2，稱為非對(duì)稱密碼或公開密碼，其中K1 是公開的密鑰，K2只為乙方私人擁有。

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如果任何竊聽者在不知曉密鑰的情況下，可以從秘文提取出明文，那么這種密碼體系就是不安全的。事實(shí)上，每個(gè)國家，無時(shí)無刻都在收集其他國家所發(fā)出的秘文，許許多多極其聰明的破譯專家日以繼夜地企圖從各種秘文中提取有用的機(jī)密信息，這種精彩的情報(bào)戰(zhàn)早已成為百姓津津樂道的公開秘密。這時(shí)不禁要問，有沒有一種令所有專家都無法破解的密碼？確實(shí)有！早在20 世紀(jì)40 年代，著名的信息論鼻祖香農(nóng)采用信息論證明，如果密鑰長度與明文長度一樣長，而且用過后不再重復(fù)使用，則這種密文是絕對(duì)無法破譯的，俗稱為“一次一密”。太妙了吧！

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那么為何這種“一次一密”的密碼迄今未被廣泛推廣使用呢？主要原因是，“ 一次一密” 要消耗大量“ 密鑰”，需要甲乙雙方不斷地更新密碼本， 而“密碼本”的傳送(稱為“密鑰分配”)本質(zhì)上是不安全的。采用不安全的密鑰來實(shí)施“一次一密”加密仍然是不安全的。那么是否有什么辦法可以確保密鑰分配是安全的？有，這就是“量子密鑰分配”(縮寫為“QKD”)！

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“量子密鑰分配”應(yīng)用到量子力學(xué)的基本特性(如量子不可克隆性，量子不確定性等)來確保任何企圖竊取傳送中的密鑰都會(huì)被合法用戶所發(fā)現(xiàn)，這是QKD比傳統(tǒng)密鑰分配所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，后者原則上難以判斷手頭的密碼本是否已被竊聽者復(fù)制過。QKD的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是無需保存“密碼本”，只是在甲乙雙方需要實(shí)施保密通信時(shí)，實(shí)時(shí)地進(jìn)行量子密鑰分配，然后使用這個(gè)被確認(rèn)是安全的密鑰實(shí)現(xiàn)“一次一密”的經(jīng)典保密通信，這樣可避開保存密碼本的安全隱患。

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量子密鑰分配的過程大致如下：單個(gè)光子通常作為偏振或相位自由度的量子比特，可以把欲傳遞的0，1 隨機(jī)數(shù)編碼到這個(gè)量子疊加態(tài)上，比如，事先約定，光子的圓偏振代表1，線偏振代表0。光源發(fā)出一個(gè)光子，甲方隨機(jī)地將每個(gè)光子分別制備成圓偏振態(tài)或線偏振態(tài)，然后發(fā)給合法用戶乙方，乙方接收到光子，為確認(rèn)它的偏振態(tài)(即0 或1)，便隨機(jī)地采用圓偏光或線偏光的檢偏器測(cè)量。如果檢偏器的類型恰好與被測(cè)的光子偏振態(tài)一致，則測(cè)出的隨機(jī)數(shù)與甲所編碼的隨機(jī)數(shù)必然相同，否則，乙所測(cè)得的隨機(jī)數(shù)就與甲方發(fā)射的不同。乙方把甲方發(fā)射來的光子逐一測(cè)量，記錄下測(cè)量的結(jié)果。然后乙方經(jīng)由公開信道告訴甲方他所采用的檢偏器類型。這時(shí)甲方便能知道乙方檢測(cè)時(shí)哪些光子被正確地檢測(cè)，哪些未被正確地檢測(cè)，可能出錯(cuò)，于是他告訴乙方僅留下正確檢測(cè)的結(jié)果作為密鑰，這樣雙方就擁有完全一致的0，1隨機(jī)數(shù)序列。

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如果有竊聽者在此過程中企圖騙取這個(gè)密鑰，他有兩種策略：

一是將甲發(fā)來的量子比特進(jìn)行克隆，然后再發(fā)給乙方。但量子不可克隆性確保竊聽者無法克隆出正確的量子比特序列，因而也無法獲得最終的密鑰；另一種是竊聽者隨機(jī)地選擇檢偏器，測(cè)量每個(gè)量子比特所編碼的隨機(jī)數(shù)，然后將測(cè)量后的量子比特冒充甲方的量子比特發(fā)送給乙方。按照量子力學(xué)的假定，測(cè)量必然會(huì)干擾量子態(tài)，因此這個(gè)“冒充”的量子比特與原始的量子比特可能不一樣，這將導(dǎo)致甲乙雙方最終形成的隨機(jī)數(shù)序列出現(xiàn)誤差，他們經(jīng)由隨機(jī)比對(duì)，只要發(fā)現(xiàn)誤碼率異常得高，便知有竊聽者存在，這樣的密鑰不安全，棄之不用。只有當(dāng)他們確認(rèn)無竊聽者存在，其密鑰才是安全的。接下來便可用此安全密鑰進(jìn)行“一次一密”的經(jīng)典保密通信。

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上述這種保密通信，實(shí)質(zhì)上是“一次一密”的經(jīng)典通信，只是密鑰是由QKD生成的，通常也稱為量子保密通信。那么有兩個(gè)問題出現(xiàn)：一是， 如果竊聽者不停地竊聽，甲乙雙方就無法獲得安全的密鑰，于是保密通信便無法進(jìn)行。確實(shí)如此，QKD對(duì)此無能為力！它唯一的優(yōu)勢(shì)功能就是斷定是否有竊聽者存在，所分配的密鑰是否安全而已。這點(diǎn)在傳統(tǒng)密鑰分配原則上做不到。QKD只能用來確保傳遞信息的安全性，無法抗擊“破壞信息傳送”的行為。在這種場(chǎng)合只有借助于其他辦法進(jìn)行保密通信，比如，采用網(wǎng)絡(luò)QKD，若某一路中段，尋找到不被竊聽的傳輸路徑可實(shí)現(xiàn)安全的密鑰分配。如果QKD網(wǎng)絡(luò)都處于被竊聽的狀態(tài)，那只好采用傳統(tǒng)的保密通信辦法了。

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二是采用量子比特所生成的安全密鑰比起用傳統(tǒng)方法所得到的安全密鑰(假定存在這種辦法)有優(yōu)越性嗎？回答是否定的。只要密鑰是安全的，不管是用何種辦法生成的，兩者性能完全一樣。特別是，如果達(dá)不到“一次一密”的加密程度，即使QKD 的密鑰是絕對(duì)安全的。這種密碼體系同樣可能被聰明的破譯者所攻破。

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現(xiàn)在我們可以回答標(biāo)題所問的問題：量子密碼是量子通信嗎？答案是否定的！所謂“通信”簡單地說就是傳遞信息(即“明文”)。量子密碼只是傳送經(jīng)典隨機(jī)數(shù)而已，不包含有任何信息內(nèi)容，因此，與“通信”無關(guān)。量子保密通信實(shí)際上包括由QKD生成的安全密碼和“一次一密”經(jīng)典通信兩個(gè)部分，本質(zhì)上仍然是經(jīng)典通信。現(xiàn)在媒體、學(xué)術(shù)界所說的“量子通信”就是量子密碼或者量子保密通信，是某些人概念不清的誤導(dǎo)，再由媒體炒作放大而形成的。真正的“量子通信”有其確切的內(nèi)涵，即將信息編碼在量子比特上，在量子通道上將量子比特從甲方傳給乙方，直接實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。這種真正的“量子通信”目前仍處于基礎(chǔ)研究階段，離實(shí)際應(yīng)用還相當(dāng)遙遠(yuǎn)。

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