量子通信本质是激光通讯？量子纠缠态不能测量为何能传输密钥？

量子加密通信在本质上是激光通信？

也许这个引出这个话题的朋友有些误解，当前传统意义上的量子通讯并不能做到直接的量子纠缠通讯，毕竟量子叠加态的波函数会随着测量而坍塌，因而从理论上否决了直接使用量子纠缠通讯的可能！也许这就是很多攻击量子通讯是挂羊头卖狗肉的重要论点！但事实上量子通讯从来都没有标榜过自己是量子纠缠通讯，下面我们就来简单了解下当前如火如荼开展的量子通讯是个嘛玩意！

一、当前流行量子通讯到底是一种什么样的通讯？

很明显量子纠缠无法直接传输信息，因此当前的量子通讯并不是直接的量子纠缠通讯！而是量子密钥+传统通讯的一种混合通讯方式！准确的说在这种通讯中，被分离了的纠缠态光子只担任密钥的传输，而数据传输还是通过传统信道来进行的！

传统通讯方式是密钥和通讯数据走的是同一个通道！而量子加密通讯方式是量子密钥信道和传统信道是分离的，或者至少在传递模式上是分离的！看到这里吃瓜群众有一个疑问了，既然量子纠缠无法传递有效信息，那么它是怎么传递密钥的？毕竟密钥也是信息不可分割的一部分！

这就不得不提一下BB84协议，这是Bennett和Brassard在1984年提出了世界上第一个量子密码协议：BB84协议！在协议中采用的并不是测量纠缠态光子的幽灵般的超距作用，而是利用了一对分离光子的偏振态！在协议中采用的线偏振和圆偏振是共扼态，根据海森堡测不准原理，两个偏振态只会有一个准确！因此假如有第三方窃听者在光路中测量这些光子的偏振态时，那么其纠缠光子的状态就会发生变化，使得发送方和接收方能都能发现有第三个人的存在！并且线偏振态和圆偏振态是非正交的，无法制造一模一样状态的光子来欺骗接收方，海森堡测不准原理和纠缠态光子无法克隆的原理保证了BB84协议的绝对安全性！

二、量子加密通讯使用哪种类型的数据通道？

量子加密通讯并没有规定必须使用哪种数据通道，我们可以使用传统的无线电通讯，或者光纤通讯，或者有线电缆通讯都没有影响，因为量子密钥发放是独立的通道！就像你我手中钥匙已经快递过来了，那把锁是海运还是空运又或者是公路运输有什么关系？

三、量子密钥的加密方式能被破解吗？

从BB84协议方式来看，理论上是不可能破解的！但它的发放机制可能存在漏洞，实际量子密钥分配（QKD）发放模式如下：

理论上的QKD是绝对安全的，但实际的QKD系统与理论模型之间还存在难以消除的偏差，原因是QKD系统采用的四个信号源不可能做到完全一致！因此系统中不可避免的存在边带信号，第三者可以通过分辨四种信号源发出的不同特征获取密钥信息！这是QKD系统理论上存在的漏洞，而最近上海交通大学研究团队则是通过注入种子频率光子取得谐振，进而复制出密钥光子获取密钥！密钥盗取成功率达到了60%以上！当然这些方式并不代表量子密钥不堪一击，首先这种模式必须突入QKD发放核心，相当于给猫去挂上铃铛的过程！其次这并不是量子密钥发放的理论漏洞，而是实际器件偏差所产生，未来随着发放技术的改进和设备偏差的减小，这种窃听方式将会被杜绝！

四、量子加密通讯产业能上市吗？

其实这混淆了科学研究与商业模式两个概念，有规定科学研究不能与商业模式相结合吗？如果有良好的商业应用前景，以良性循环推进与促进科学研究，这不是事半功倍么？难道科学研究真的要和商业行为绝缘？这样的思维只能固步自封，闭门造车！还要将科学封闭在自我陶醉的圈子里吗？这是对科学不负责任，更是对未来不负责任……！

关于激光通信，你知道多少？

激光通信比较直观的理解就是利用激光传输信息的通信方式。其技术原理与无线电通讯原理相似，即先将声音信号调制到激光束上，然后把带有声音信号的激光发送出去。

激光通信的优点

1. 通信容量大。在理论上，激光通信可同时传送1000万路电视节目和100亿路电话。

2. 保密性强。激光不仅方向性特强，而且可采用不可见光，因而不易被敌方所截获，保密性能好。

3. 结构轻便，设备经济。由于激光束发散角小，方向性好，激光通信所需的发射天线和接收天线都可做的很小，一般天线直径为几十厘米，重量不过几公斤，而功能类似的微波天线，重量则以几吨、十几吨计。

激光通信的弱点

1. 通信距离限于视距(数公里至数十公里范围)，易受气候影响，在恶劣气候条件下甚至会造成通信中断。大气中的氧、氮、二氧化碳、水蒸汽等大气分子对光信号有吸收作用;大气分子密度的不均匀和悬浮在大气中的尘埃、烟、冰晶、盐粒子、微生物和微小水滴等对光信号有散射作用。云、雨、雾、雪等使激光受到严重衰减。地球表面的空气对流引起的大气湍流能对激光传输产生光束偏折、光束扩散、光束闪烁(光束截面内亮斑和暗斑的随机变化)和像抖动(光束会聚点的随机跳动)等影响。

2. 不同波长的激光在大气中有不同的衮减。理论和实践证明：波长为0.4～0.7μm以及波长为0.9、1.06、2.3，3.8，10.6μm的激光衰减较小，其中波长为0.6μm的激光穿雾能力较强。大气激光通信可用于江河湖泊、边防、海岛、高山峡谷等地的通信;还可用于微波通信或同轴电缆通信中断抢修时的临时顶替设备。波长为0.5μm附近的蓝绿激光可用于水下通信或对潜艇通信。

3. 瞄准困难。激光束有极高的方向性，这给发射和接收点之间的瞄准带来不少困难。为保证发射和接收点之间瞄准，不仅对设备的稳定性和精度提出很高的要求，而且操作也复杂。

激光通信的主要应用

1. 地面间短距离通信;

2. 短距离内传送传真和电视;

3. 由于激光通信容量大，可作导弹靶场的数据传输和地面间的多路通信。

4. 通过卫星全反射的全球通信和星际通信，以及水下潜艇间的通信。

相关问答

激光通信与无线电通信在原理上有什么区别?这两种通信各有什...

[最佳回答]激光是一种光波,也具有电磁波的性质.然而.激光与一般的无线电波又有明显的不同,激光的频率为几亿兆周,是微波(超高频电磁波)频率的10万倍以上.由波...

关于激光通信的原理，下列说法中正确的是()A.激光通信使用激...

[最佳回答]激光通信的原理与无线电通讯类似.即:先将声音和图象信号调制到激光束上,然后把载有声音和图象信号的激光发送出去,最后用接受装置把声音和图象信号...

2兆光端通信原理?

光纤通信(Fiber-opticcommunication),也作光纤通讯。光纤通信是以光作为信息载体,以光纤作为传输媒介的通信方式,首先将电信号转换成光信号,再透过光纤将光...

为什么半导体激光器的诞生才使光纤得到的重视?

光纤是用来传导光的,现在最重要的应用领域就是光通讯,编码器先根据数字信号对激光进行编码,然后通过光纤传输到目的地,再由解码器把光信号解读成数字信号。...

是电能转化成()形式的能量.3.激光通信的原理与()相似,即先...

[最佳回答]1、102、化学3无线电调制到激光器发出的激光束电信号检测器.4、短波电流二进制.5、第一个振动是声波引起话筒中的碳粒发生频率、振幅变化的...

光通信的原理是什么?

传输原理是“光的全反射”。光纤通信的原理是:在发送端首先要把传送的信息(如话音)变成电信号,然后调制到激光器发出的激光束上,使光的强度随电信号的幅度(频...

激光原理哪一年提出?

激光原理是1917年提出。激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。英文名LightAmpli...

量子通讯会比传统激光通讯优越吗?

量子通讯正是对激光通讯技术的提升和应用,全球通讯技术专家们都在对该技术领域进行着深入的研究和探讨,谁掌握了量子钥匙的分发方式以及保密方法,谁就能在量子...

光纤是激光还是红外线?

是激光光纤通信其实主要是光的全反射的原理,利用利用光波在光导纤维中传输信息的通信方式。在发送端把传送的信息变成电信号,再调制到激光器发出的激光束上,...

激光打印机的工作原理-MLJ?的回答-懂得

激光打印机是一种高速度、高精度、低噪音的非击打式打印机,它是激光扫描技术与电子照相技术相结合的产物。激光打印机具有最高的打印质量和最快的打...