量子通信，到底是什么工作原理？( 三 ) _量子通信

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当测量基和光子偏振方向偏45°，就不能得出准确的结果。

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光子就会变化，偏振方向改变45°，那么就是1或0的概率各50% 。
所以，两种测量基，对不同偏振方向光子的测量结果归纳如下：

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好了，原理就是这样。
生成一组二进制密钥的过程如下：
（注意！下面所说的过程，都是为了生成密钥，不是在发送信息报文本身！）
发送方（我们先称为A），首先随机生成一组二进制比特（所谓的经典比特，0或1这种）。
例如：

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A对每1个比特，随机选择测量基。
例如：

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所以，发送的偏振光子分别是（见下图中虚框）：

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接收方（我们先称为B），收到这些光子之后，随机选择测量基进行测量：
例如依次选择以下测量基：

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那么，测量结果如下（见虚线框内）：

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A和B通过传统方式（例如电话或QQ，不在乎被窃听），对比双方的测量基。测量基相同的，该数据保留。测量基不同的，该数据抛弃。
保留下来的数据，就是最终的密钥。（下图中，1001就是密钥）

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如果，存在一个窃取者（我们称为C）。
如果C只窃听A和B对比测量基，那C会得到这样的信息：
不同不同相同相同不同不同相同相同
这个对他来说，没有任何意义。
C只能去测量A到B的光子。
注意！因为量子的不可克隆性，C没有办法复制光子。
C只能去抢在B之前进行测量（劫听）。
如果C测量，他也要随机选择自己的测量基。
那么，问题来了，如果C去测量刚才那一组光子，他有一半的概率和A选择一样的测量基（光子偏振方向无影响），还有一半的概率，会导致光子改变偏振方向（偏45°）。
如果光子的偏振方向改变，那么B的测量准确率肯定受影响：
没有C的情况下，A和B之间采用相同测量基的概率是50% 。
所以，A和B之间拿出一小部分测量结果出来对比，有50%相同。
有C的情况下，A和C之间采用相同测量基的概率是50% 。B和C之间采用相同测量基的概率是50% 。
所以，A和B之间拿出一小部分测量结果出来对比，有25%相同。
由此，可以判定一定有人在窃听。通信停止，当前信息作废。
对于单个比特来说，C有25%的概率不被发现，但是现实情况绝对不止1个比特，肯定是N个数量级的比特，所以，C不被发现的概率就是25%的N次方。
稍微懂点数学，就知道这个数值的恐怖：
25%的10次方：9.5367431640625e-7
25%的20次方：9.094947017729282379150390625e-13
……
也就是C不被发展的概率极低极低。
能理解了吗？希望你跟上了思路，如果逻辑思维能力OK，这个过程应该是不难理解的。
总而言之，量子密钥分发（其实叫量子密钥协商，更为准确），使通讯双方可以生成一串绝对保密的量子密钥，用该密钥给任何二进制信息加密，都会使加密后的二进制信息无法被解密，因此从根本上保证了传输信息过程的安全性。
▋ 量子密钥分发的争议
其实，如果稍加思考，就会发现这种密钥分发方式存在一个问题，那就是——
这个方式只能发现窃听者，不能保证通信的稳定性！
你想，如果窃听者不停地窃听，怎么办？A和B虽然可以随时察觉被窃听，但是他们所能做的，就是停止通信啊。如果通信停止了，那通信的目的就达不到了啊。
所以，业内对量子通信的争议，很大一部分就在于此：
“如果窃听者消失了，那么任何密码技术都是多余的。”
反对者的逻辑是：
如果乌龟躲在乌龟壳里面，它一伸出头，鸟就啄它，那么它只能缩回去，它再伸，鸟再啄，它就永远没机会吃东西，只能饿死。