神奇的量子加密技术( 二 )

2022-04-15 量子

文章插图
，是否在叠加态 A 又是另外一组基矢，

文章插图
。

文章插图
经典比特只有两个取值，量子比特则可以在整个三维球面上取值——小编注

当我们选择

文章插图
基矢进行测量时，我们得到 0 的概率是

文章插图
，而得到1的概率则是

文章插图
（计算过程本质上就是计算向量内积）。而当我们选择

文章插图
作为基矢的时候，我们得到的答案总是肯定的，因为

文章插图
。
讲到这里，我们仍旧忽略了一件非常重要的事情——测量会对 qubit 的状态造成影响，这个过程被称为塌缩（Collapse）。例如，我们选择基矢

文章插图
对 qubit 进行测量，如果测量结果是 0 ，那么这个 qubit 就变成

文章插图
。类似的，如果我们选择基矢

文章插图
进行测量，测量结果为 A 意味者这个 qubit 塌缩到

文章插图
, 而结果 B 则意味者 qubit 塌缩到

文章插图
上。
现在让我们利用量子塌缩来做一个侦测器。假设我们要出门旅行，所以在房间里放了一个qubit

文章插图
。如果有小偷进入这个房间，这个 qubit 就会在

文章插图
基矢上进行测量。那么这个 qubit 就会变成

文章插图
或者

文章插图
。不管测量结果是

文章插图
还是

文章插图
, 这时候我们再次对 qubit 在老基底

文章插图
上进行测量，它都有一定概率输出1 。所以等我们回来以后，我们就对 qubit 在老基底

文章插图
上进行测量，如果测量结果是 0 ，那么我们认为没有小偷；如果测量结果是 1 ，那么我们认为有家里被小偷光顾过了。
有的读者可能会怀疑这个方案的可行性，因为无论有没有小偷光顾，都有一定概率输出 0 ，所以我们还是有一定概率误认为小偷没有来过。这个时候我们把装置改进一下 —— 我们放很多个 qubit ，在旅游归来之后，对所有 qubit 都进行上述测量。如果有一个qubit输出1 ，那么我们就认为小偷来过了。因为我们有很多个 qubit ，所以误认为小偷没有来过的概率低到可以忽略。
这个量子探测器乍看起来似乎有些鸡肋，因为我们需要投入很多 qubit 。不过事实上整个过程却隐含着量子密钥分发方案 BB84 的核心。
神奇的量子加密技术
现在读者们已经对是 qubit 有了一个初步的映像，接下来我们介绍量子加密技术。
在双方通信的过程中，总难免会有第三方想去窃取通信过程中的信息，而加密技术的出现就是为了防止信息被窃取。加密（encryption）的含义是把我们希望传送的信息，称为明文，通过某种算法（称为加密算法）把明文变成一串只有接收方才能理解的信息，这个信息称为密文。

推荐阅读

上一篇：八种常见的花草茶却有不同的功效,花果茶类似茶的饮料

下一篇：山楂的最佳搭配,甘草山楂茶的功效和作用