量子密码学

量子物理学的不确定性原理为量子密码学建立了最早的基础。随着未来的量子计算机有望解决离散对数问题和流行的已知密码学方法，量子密码学成为可预见的解决方案。

在实践中，它被用来建立一个共享的、秘密的和随机的比特序列，在两个系统之间进行通信，这被称为量子密钥分发。

在爱丽丝和鲍勃之间共享这个密钥后，可以通过已知的加密策略进一步交换信息。

基于海森堡的不确定性原理， 一个单光子脉冲通过一个偏振器。爱丽丝可以使用一个特定的偏振器来偏振单光子脉冲，并对偏振器的特定类型的结果编码二进制值位。

在接收到光子束时，鲍勃会猜测偏振器，鲍勃因此可以与爱丽丝匹配案例，并知道他猜测的正确性。

现代密码学算法是基于大整数因子的基本过程。大整数分解为素数的基本过程，这被称为 是 "不可逆的"。

但现代密码学很容易受到计算能力的技术进步和 但现代密码学很容易受到计算能力的技术进步和数学发展的影响 数学的发展，以迅速扭转单向函数。

如大整数的因式分解。因此，解决方案是将量子 物理学引入密码学，这导致了对量子密码学的评估。

量子密码学是计算机工业领域的一个新兴的 计算机工业领域的新兴课题之一。

量子密码学，以及这项技术如何有助于 深度防御战略中的价值，以实现完全安全的密钥分配。

假设爱丽丝和鲍勃分开了，他们想传递一个秘密信息，而不向窃听者夏娃透露任何信息。

在经典世界中，如果他们共享一个一次性，即一个由至少与通信信息所需比特数一样长的随机比特序列代表的加密密钥，他们就可以做到这一点。

这是在经典世界中实现完美安全的唯一安全方式。为了向鲍勃发送一个信息，爱丽丝告诉鲍勃应该翻转钥匙中的哪些比特。

由此产生的比特序列就是信息。他们需要有某种方式将信息编码为比特序列，将字母、空格和标点符号表示为二进制数字，这可以由一些标准的、公开的方案来完成。

问题是，只有当爱丽丝和鲍勃为每条信息使用不同的一次性码时，以这种方式交流的信息才是秘密的。

如果他们对几条信息使用相同的一次性垫子，夏娃可以通过将信息的统计特征与字母组成的方式联系起来，获得一些关于字母和钥匙中的比特子序列之间的对应信息。

为了分享一个新的密钥，他们必须依靠可信的信使或一些类似的方法来分发密钥。在经典的世界里，没有办法保证钥匙分配程序的安全性。

对于爱丽丝和鲍勃各自以某种所谓的安全方式存储的共享密钥来说，复制密钥而不暴露它被复制的事实也是一个问题。

经典世界的物理定律不能保证存储程序是完全安全的，也不能保证破坏安全和复制钥匙的行为总是被发现。除了密钥分配问题外，还有一个密钥存储问题。

量子纠缠提供了一种通过纠缠状态相关性的 "一元化 "来解决这些问题的方法：没有第三方可以在爱丽丝和鲍勃之间分享纠缠相关性。

夏娃测量爱丽丝和鲍勃共享的纠缠态中的量子系统的任何尝试都会破坏纠缠态。爱丽丝和鲍勃可以通过检查贝尔不等式来检测这一点。

一种方法是通过最初由阿图尔-埃克特提出的协议来实现。假设爱丽丝有一组光子，每一对纠缠状态的光子都有一个

虽然经典信息和量子信息之间的差异可以被利用来实现成功的密钥分配，但还有其他加密协议被量子纠缠所阻挠。

位承诺是一个关键的加密协议，可以作为各种重要加密任务的子程序。在一个比特承诺协议中，爱丽丝向鲍勃提供一个编码的比特。

编码中的信息应该不足以让鲍勃确定该位的值，加上进一步的信息，足以让鲍勃相信该协议不允许爱丽丝通过编码该位的方式作弊，使她可以随意地揭示0或1。

为了说明这个想法，假设爱丽丝声称有能力每天预测股票市场的涨跌。为了证实她的说法，同时又不泄露有价值的信息。

她提议在开盘前，在一张纸上写下0或1，记录她的预测，并将其锁在一个保险箱中。保险箱将被交给鲍勃，但爱丽丝将保留钥匙。

在一天的交易结束时，她将宣布她选择的位子，并通过把钥匙交给鲍勃来证明她确实在早些时候做出了承诺。

钥匙和保险箱协议并不能被证明是安全的，不会被鲍勃欺骗，因为没有任何经典物理学原理可以阻止鲍勃打开保险箱并再次关闭而不留下任何痕迹。

问题是这个程序是否存在一个无条件安全的量子类似物，根据物理学定律，可以证明对爱丽丝或鲍勃作弊是安全的。如果鲍勃能在爱丽丝披露承诺之前获得一些关于她的承诺的信息，他就可以作弊。

如果爱丽丝能够将实际的承诺推迟到最后阶段，当她被要求揭示她的承诺时，或者如果她能够在最后阶段改变她的承诺而被发现的概率非常低，她就可以作弊。

事实证明，仅仅基于量子或经典力学原理的无条件安全的两方位承诺是不可能的。

种不可能性的产生是因为在协议的任何步骤中，爱丽丝或鲍勃被要求做出一个确定的选择，选择可以通过以适当的方式将一个或多个辅助粒子与通道粒子纠缠而延迟。

通过对附属粒子的适当操作，通道粒子可以被 "引导"，从而使这种作弊策略不被察觉。

如果鲍勃不能获得关于承诺位的任何信息，那么纠缠将允许爱丽丝随意将该位 "引导 "为0或1。

现在有大量积极的研究旨在实现这样的中继器，如果有一天实现了实用的设备，它们应该能整齐地滑入的整体结构中，以实现在更大范围内的无缝QKD操作。

在比目前可行的更远的距离上实现无缝QKD操作。一个解决距离问题的建议可能是用安全的量子密码学链接 "连锁"。

量子密码学链接与安全中间站。否则，另一个解决方案是通过自由空间或低轨道卫星传输空间或低轨道卫星进行传输。在这种情况下，卫星充当了中介站，而且光子在大气层中的衰减较小。

大气层中的光子衰减较少。对这一领域的研究仍在进行中，并且美国和欧洲都在开展工作，以便能够将量子密钥发送到量子密钥上传到卫星，然后再下传到另一个目的地 安全。

虽然在过去的几年里，量子密码学领域已经有了很大的进步。但在量子密码学能够成为一个新事物之前，仍然存在着一些挑战。

在量子密码学成为政府、企业和个人广泛部署的密钥分配系统之前，仍有一些挑战。

这些挑战包括开发更先进的硬件以实现更高的质量和这些挑战包括开发更先进的硬件，以便为量子密钥交换提供更高质量和更长的传输距离。

计算机处理能力的进步和今天的密码学系统过时的威胁将的持续研究和发展的驱动力。

量子密码学仍处于起步阶段，到目前为止看起来非常有前途。这项技术有可能对电子商务和商业安全，以及对人类社会的发展做出有价值的贡献。

这种技术有可能对电子商务和商业安全、个人安全以及政府组织之间的安全做出宝贵的贡献。

如果量子密码学最终能达到甚至部分的期望，它将对我们所有的生活产生深远和革命性的影响。