文｜陈根

2016年4月，美国国家科学基金会（NSF）将“量子跃迁-下一代量子革命”列为六大科研前沿之一。2016年8月，NSF对6个跨学科研究团队给予了?1200万美元资助，用于进一步推动量子安全通信技术的发展。2016年9月，NSF发布2017年研究与创新新兴前沿项目（EFRI）的招标文件，着重解决基础工程挑战，开发芯片级的设备和系统，为实用化的量子存储和中继器的研制做准备，目标是实现可扩展的广域量子通信和应用。

量子态隐形传输则是基于量子纠缠态的分发与量子联合测量实现量子态信息的直接传输，在量子信息的转移过程中不移动信息载体本身。同经典通信相类似，远距离量子通信会出现纠缠减弱。因此，量子态隐形传输还需要建立量子中继以保证量子通信通畅。

可以说，作为新一代通信技术，量子通信为信息提供无法被窃听、无法计算破解的绝对安全保障。

不过，值得一提的是，量子通信虽然具有革命性的力量，但却并不是为了取代传统通信而生。量子通信和传统通信是两种不同的通信形式，量子通信是为了让传统的数字通信变得更安全。

说到底，量子通信的魅力就在于其可以突破现有的经典信息系统的极限，这在缺乏信息安全的当下，是极大的安全感。从理论走向现实应用，量子通信，正在升级信息时代，引发一场关于通信的技术变革。

可以说，如今，信息传输，已经从“如何传输”，走入了“如何安全传输”的时代，而量子通信正是这一段信息革命的直接继承者——当前，基于量子密钥分发与经典对称密码算法相结合的量子通信技术正在对计算、通信领域产生重大影响，并越来越成为信息时代的支持力量。

量子的另一个奇妙特性是量子具有测量的随机性和不可克隆的属性——任何的测量都会破坏量子的本来状态。从测量的随机性来看，在量子力学里，光子可以朝着某个方向进行振动，这就叫作偏振。因为量子叠加，一个光子可以同时处在水平偏振和垂直偏振两个量子状态的叠加态。这时，如果我们拿一个仪器在这两个方向上进行测量，就会发现每次测量都只会得到其中一个结果：要么是水平的，要么是垂直的。测量的结果完全随机。

比如，量子通信就对军事、国防、金融等领域的信息安全有着重大的潜在应用价值和发展前景。在国防和军事领域，量子通信能够应用于通信密钥生成与分发系统，向未来战场覆盖区域内任意两个用户分发量子密钥，构成作战区域内机动的安全军事通信网络。量子通信不仅可用于军事、国防等领域的国家级保密通信，还可用于涉及秘密数据、票据的政府、电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政等领域和部门。

当前，我们已经知道，量子有许多经典物理所没有的奇妙特性，量子纠缠就是其中突出的特性之一。在了解量子纠缠以前，一个更为人们所熟悉的现象，其实是“心灵感应”。简单来说，就是两个相距遥远的陌生人不约而同地想做同一件事，好像互相的心灵之间能够感应到对方的存在。

并且，在日常的宏观世界里，一个物体的速度和位置，一般是可以同时准确测定的。比如，我们要测量一架飞机，雷达就可以把飞机的速度、位置都准确测定。然而，在量子世界，测量却会破坏或改变量子的状态。如果我们把一个量子的位置测准了，它的速度就无法再测准。既然测量量子的状态会出现随机的结果，那么人们自然也无法对一个不知道其状态的量子进行复制。

美国最早开始了量子通信的研究，20世纪末，美国政府就将量子信息列为“保持国家竞争力”计划的重点支持课题，隶属于政府的美国国家标准与技术研究所（NIST）将量子信息作为三个重点研究方向之一。在政府的支持下，美国量子通信产业化的发展也较为迅速。

在量子纠缠的特性以及量子测量的随机性和不可克隆的特性下，量子通信也就保证了安全。在量子密码共享或量子态传递过程中，如果有人窃听，它的状态就会因窃听（测量）发生改变，密码接收的误码率会明显增加，从而引起发送者和接收者的警觉，而停止该信道的发送。

如前所述，我们已经知道，量子通信是使用量子态携带所要传送的信息，并把量子纠缠作为信道，将该量子态从A地传送到B第的一种通信方式。另外，量子通信按其所传输的信息是经典还是量子又被分为两类，即量子密钥分发（QKD）和量子态隐形传输（QT）。

文章来源：《计算机安全》 网址: http://www.jsjaqzz.cn/zonghexinwen/2022/0924/609.html