量子加密通信過程的探討

量子加密通信是指利用特殊信道（光纖鏈路或自由空間）基於量子疊加態來承載共享密鑰，依據量子力學中的測不準原理和量子不可克隆性質，實現無條件安全分發密鑰的傳輸過程；常規信息依據密鑰加密後，再通過指定的信道空間進行傳輸。

資訊理論的創始人香農（Claude E. Shannon）從數學上證明了密鑰如果滿足以下三個條件，加密通信過程就是有效可靠的：1.密鑰的長度與明文一致；2.密鑰是隨機的字元串；3.每傳送一次信息後更換密鑰。

1993年，6位來自不同國家的科學家，設計出量子隱形傳送的方案：即將某一個粒子的未知量子態從原來位置發送到另一位置，同時使得另一粒子具備該量子態，而原來的粒子仍處於原來位置。基本工作原理是：將需要發送的信息分為經典信息與量子信息兩部分，並分別通過經典信道和量子信道傳送給接收方。經典信息是通過對原物體的某種參量進行常規測量而獲得；量子信息是原物體固有的但未提取的相關信息。接收方獲得上述兩種信息後，原則上可以產生原物體量子態的完全複製品。傳輸過程中收發的僅僅是量子態，而不是原物體本身。在上述方案中，量子糾纏的非定域特性起著至關重要的作用（量子糾纏是粒子在由兩個或兩個以上粒子組成的系統中的相互影響現象，雖然粒子在空間上可能分開，但其相關影響並不會消失）。因此，上述過程不僅對揭示自然界的神秘規律具有重要意義，而且能利用量子態作為信息載體實現理論上不可破譯的量子加密通信。

但實際情況是，量子糾纏僅僅是個可選項，而不是必要條件。量子加密過程有若干種實現方案，有些用到量子糾纏，有些不用量子糾纏。必須指出的是，量子糾纏可能還是個很少被選中的可選項。量子糾纏是一種多粒子體系的現象，而對於具體實驗而言，操縱一個粒子的量子狀態肯定比操縱多個粒子的容易。如果把單光子認同為一個量子的話，可以通過收發單個光子實現量子加密通信過程，所以絕大多數量子加密通信的實驗都是用單光子方案做的，如此更加容易實現。

綜上所述，量子加密通信到底做的是什麼呢？可能易理解的回答是：不通過中間環節，讓通信雙方直接分享密鑰並加密和解密收發到的信息。

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