量子通信：世界上真有无条件安全、无法被破解的加密方式吗？

九章四号光量子原型机、天衍-504超导量子计算机、星汉二号多模式量子中继……面对量子领域层出不穷的相关新闻，我们可能会产生疑问：量子到底是啥？量子计算到底有多快？量子纠缠能穿越时空吗？近日，《量子其实超好懂！》读书会暨新书首发活动举行，此次活动以“给中国青少年的量子启蒙第一课”为核心主题，漫画式科普开创者、漫画科普头部IP“混知”创始人陈磊（混子哥）、墨子沙龙科学顾问（中国科学技术大学副研究员）甄一政进行现场分享，揭开量子科学的神秘面纱。

《量子其实超好懂！》读书会暨新书首发现场。主办方供图

《量子其实超好懂！》由混知团队与墨子沙龙联合创作，采用全彩漫画形式，将量子叠加、量子纠缠等抽象物理概念趣味拆解，同时完整梳理百年量子科学发展史，生动讲述了我国量子领域从追赶到领跑的一系列突破性科研成果。活动现场，“混子哥”陈磊围绕科普创作初心展开分享。陈磊坦言，选择量子这一大众眼中的“最远学科”进行科普，一方面是在自身学习生活中意识到了量子科普的重要性，另一方面是希望能通过轻松易懂的内容，将“量子”这颗有用的知识种子播种在青少年读者心里。

到底什么是量子呢？正如《量子其实超好懂！》书中所言，“我们平时看到的世界，被称为宏观世界。它的运作规律由经典力学（比如牛顿三大定律）和相对论来解释。而当我们不停地往更小的世界去探索，甚至小于一根头发丝的直径的六万分之一……就来到微观世界，里面有许多粒子，包括：原子、电子、光子……这些被统称为量子，运动规律就由量子力学来解释。”

中国科学技术大学副研究员甄一政则以一线科研视角，系统回溯了量子力学发展史上的关键节点与思想碰撞。甄一政细数了以潘建伟团队为代表的中国量子科研人的接续奋斗之路，落脚于京沪量子通信干线、“墨子号”量子科学实验卫星、“九章”“祖冲之”量子计算机等重大成果，完整呈现量子从基础理论争鸣走向国家战略科技力量的壮阔图景。

圆桌互动环节，主持人围绕青少年科学思维培养、分辨伪科学简易方法、量子学习入门建议等话题与混子哥与甄一政互动。“混子哥”提到，漫画科普入门与系统深耕专业知识相辅相成，是培养学科思维能力的必经之路，而《量子其实超好懂！》就是带领孩子入门量子学科的引路人。在这里，“混子哥”给出共读建议：“不要让孩子先读，你自个儿先读”。主张家长先行研读，以成熟认知陪伴孩子共读，实现高质量亲子科学启蒙。甄一政从科研一线的视角补充了科普读物对于奠定孩子科学思维的重要性，以及量子科学蕴含的思辨精神，将长久助力青少年未来成长与发展。

以下内容节选自《量子其实超好懂！》，已获得出版社授权刊发。

《量子其实超好懂！》

作者：陈磊·混知团队 墨子沙龙

版本：中信出版集团

2026年5月

真有无条件安全、无法被破解的加密方式吗？

我们常常在各种影视剧、小说里，看到这样的情节：主人公为了保密，对信息进行了特殊的加密，但总有一些反派，不择手段地想要解密。

我们总是看得紧张不已，同时也引发了我们的好奇：这世上，真有无条件安全、无法被破解的加密方式吗？

答案是：有！当科学家把量子与加密通信结合在一起，就能做到原理上的无条件保密。

简单来说，加密方式可以分为三个阶段，如果用三个“子”来概括，那就是——本子、机子、量子！

话说古时候，人们的通信手段比较简单，要想给远方的人传个信息，常常要用到鸽子。

但是 ，这种简单直白的信息一传出去，很快就被别人偷窥到了。

看到这里，你应该就知道了：给信息加密是很重要的。于是，人们开始发明各种加密的方法。比如，在古罗马时期：人们把字母按顺序进行简单的平移替换，使其变成其他乱七八糟的文字。这下，其他人就看不懂了。

这时，这些在外人看来是乱码的，就是密文。这种加密方法叫恺撒加密，是最早的文字加密方式之一。但由于这个方法不是太复杂，有些反派只要花“亿”点点心思，就可以破解。

所以，为了防止信息泄露，人们研究起了更加复杂的加密方法。

在现代计算机被发明之后，人们开始使用电脑和手机来通信。这时候，当你遇到一些不可明说的情况时：

此时，现代计算机的加密方式，就派上用场了！

我们要发的各类信息，在计算机里都会转变成 0、1 组成的字符……010110001000101……。而在现代加密通信里，双方还会产生一个随机的秘密数字，这叫作密钥1101100101。有了密钥，就可以对原始信息进行某种特殊的数学运算来加密，最后得到：……111101010101110……（此处展示的数字仅做过程展示，无实际意义。）

加完密，计算机会把密文和加密方式传出去。然后对方直接用计算机破译。

以上演绎的是两人之间的加密通信，但要是一不小心混入了第三者反派，情况就不一样了。

如果反派偷了密文，却不知道密钥：

在没有密钥的情况下，由于涉及的数字巨大，且十分复杂，一般来说，反派算到冒烟，也很难破解。

但是，万一反派通过窃听、系统入侵等方式，偷到了密钥：

这样一来，两个人的通信又将暴露！

接下来，让我们进入本篇最酷炫、最高科技，也最烧脑的加密方式——量子通信！

量子通信，也被称为：量子密钥分发技术。说白了，就是用量子产生密钥，制造加密方法。

这个加密方法最牛的一点是，可以在原理上保证通信的无条件安全。

具体是怎么回事呢？量子是怎么制造密钥的？这个密钥是怎么保证信息的安全性的？下面进入量子通信加密过程！大概分为四步：

1.用光子代表 0、1

看过前文的小伙伴们都知道：光子有叠加态，比如它有各种方向：但如果在它面前摆上两种特殊的板子，为了穿过板子，它必须调成其中一个方向。我们把不同方向进行定义：

我们用这些板子来表示简化的光子发射器和接收器，光子通过板子后，必须和板子上开口的方向一致。

2.发送、接收光子

3.不断发送、接收光子

接着，双方在不知道对方选什么板子的情况下，继续不断发送光子、接收光子。

4.核对

双方此时开始核对板子，对上的部分保留，对不上的部分去除。

保留的部分，会由双方的计算机随机抽取一部分，抽取的部分检查有没有人窃听，用过就不要了，剩余的作为密钥。

密钥再经过非常复杂的哈希函数等运算，形成最终的加密方式。

在整个过程中，（1）光子的偏振随机；（2）发送的板子随机，接收的板子随机；（3）核对后保留的密钥随机；（4）额外叠加的运算让一切更随机，简直是——随机到变态！

这形成了双方独一无二的加密方式，原理上无法被第三方破解！

要是第三方在过程中窃取光子呢？那也不怕。

情况一：偷光子

反派要想拦截光子，就意味着……光子传到一半，直接没了！

情况二：偷完再发光子

如果反派在偷光子后，又向墨墨发了个光子，多偷几个，就一定会露出破绽，比如下面这种：

这就说明：中间肯定有人搞鬼！所以量子通信的整个过程，反派一旦想窃取信息，必定会被发现！杜绝被窃取！

原文作者/陈磊·混知团队 墨子沙龙

整合/何安安

编辑/张进

导语校对/赵琳