• 不確定性

• 量子不可克隆

• 量子不可再分

• 測(cè)量坍縮

同樣，看起來(lái)很**的光纖通信其實(shí)也很容易被獲取?；驹硎峭ㄟ^(guò)將光纖彎曲，使得部分光信號(hào)外泄，并被相應(yīng)的探測(cè)器探測(cè)到。而由于光纖損耗會(huì)受到環(huán)境因素影響本來(lái)就是飄忽不定的，因此獲取所導(dǎo)致的損耗就會(huì)淹沒(méi)在環(huán)境變化里，使人無(wú)法察覺(jué)。

小帥作為接收方，他也有兩個(gè)工具，一個(gè)是＋型接收器，只允許水平或豎直偏振光通過(guò)，另一個(gè)是×型接收器，只允許左斜或右斜偏振光通過(guò)，如下圖所示：

• **步，小美決定發(fā)送一個(gè)二進(jìn)制序列10110011010011，注意是小美自己隨機(jī)決定的，任何其他人都不知道，包括小帥和大聰明。

• **步，小美隨機(jī)的為每個(gè)二進(jìn)位選擇了一個(gè)發(fā)送裝置，比如對(duì)于0，可能用水平也可能用左斜發(fā)送器。

• 第三步，針對(duì)小美發(fā)送的每一個(gè)二進(jìn)制位，小帥隨機(jī)的選擇一個(gè)接收器來(lái)接收。

至此，量子信道的交互就完成了。由于兩人都是隨機(jī)選擇，所以為書寫方便，我們不妨假設(shè)隨機(jī)選擇的結(jié)果如下圖所示：

• 第四步，小帥打電話告訴小美自己針對(duì)每一個(gè)位都選擇了什么接收器，大聰明即使知道了小帥用了什么接收器，然而卻不知道小帥的接收結(jié)果，因此毫無(wú)意義。
• 第五步，小美對(duì)比自己的發(fā)送器使用情況，顯然能知道小帥在哪些位置用對(duì)了接收器，哪些位置用錯(cuò)了接收器，在本例中就是第1、4、5、6、8、9、10、12、14位，她把這個(gè)結(jié)果告訴小帥。
• 第六步，小帥從這些位置中隨機(jī)選出幾個(gè)，比如8、10、12，告訴小美自己的測(cè)量結(jié)果是101。
• 第七步，小美核對(duì)一下如果自己發(fā)送的的確是101就告訴小帥OK，否則肯定是有人獲取或其它原因，可以選擇中止通信或者重新從**步開始。
• 第八步，兩人按照約定，剔除掉第六步中的三個(gè)位置，即只使用1、4、5、6、9這五個(gè)位置，這五個(gè)位置上發(fā)送的二進(jìn)制位是11000，就把它當(dāng)作密鑰來(lái)使用。

那么，量子通信的**性是如何保證的呢？我相信聰明的你一定早就發(fā)現(xiàn)了，前面量子力學(xué)速成里的好多知識(shí)還沒(méi)用上，沒(méi)錯(cuò)，就是它們完成了這一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。

首先來(lái)看一下量子信道上的通信，假設(shè)大聰明能夠截獲小美發(fā)送的光子，由于光子不可克隆，因此大聰明沒(méi)法克隆一個(gè)光子來(lái)進(jìn)行測(cè)量并保證原光子未改變?cè)侔l(fā)送給小帥；假設(shè)大聰明直接對(duì)這個(gè)光子測(cè)量后再發(fā)送給小帥，又由于測(cè)量坍縮，光子的狀態(tài)會(huì)被改變，小帥就可能接收不到小美發(fā)送的正確信息，會(huì)導(dǎo)致通信的誤碼率大大上升，小美和小帥就會(huì)發(fā)現(xiàn)有人在獲取，直接選擇中止通信或重新進(jìn)行密鑰分發(fā)，前面的第六、七步其實(shí)就是一個(gè)校驗(yàn)。在第七步時(shí)，如果有人獲取，那么小帥發(fā)給小美的就可能不是101而是110或者其它。大聰明對(duì)每一位進(jìn)行獲取測(cè)量以后，就相當(dāng)于重新發(fā)送了一個(gè)光子給小帥，按照前面的計(jì)算，本來(lái)不會(huì)出錯(cuò)的每個(gè)光子就會(huì)出現(xiàn)25%的誤碼率。那么我們很容易就算出，獲取后還能**的發(fā)送無(wú)錯(cuò)誤信息不被發(fā)現(xiàn)的概率只有：

假如我們的校驗(yàn)位提高到32位，那么不被發(fā)現(xiàn)的概率就約只有了。

再來(lái)看一下傳統(tǒng)信道上，即使傳統(tǒng)信道是完全開放的，大聰明也只能知道小帥用了哪些接收器、哪些接收器接收正確，還能知道幾個(gè)正確的接收值，然而這幾個(gè)接收值又被舍棄了，因此這些信息對(duì)大聰明而言完全無(wú)用。

這樣，量子通信就從原理上保證了**的**性。

不過(guò)，話又說(shuō)回來(lái)，量子通信真的就那么牢不可破嗎？

當(dāng)然不是。前面已經(jīng)提到，社會(huì)工程學(xué)攻擊依然可以大行其道。另外在純技術(shù)層面上，量子通信的**場(chǎng)景也不存在。例如：現(xiàn)在仍沒(méi)有成熟的技術(shù)可以一次只發(fā)送一個(gè)光子，大聰明如果攔截了一次發(fā)送的多個(gè)光子中的幾個(gè)，并不會(huì)影響誤碼率。當(dāng)然攻擊的方式也可以是多種多樣的，本著我聽不到也讓你們倆聊不成的原則，大聰明可以用類似DDOS的方式野蠻介入，你發(fā)現(xiàn)我獲取怎么著，我就讓你們完不成密鑰交換，這豈不也是一種方式？

看到現(xiàn)在，相信大家對(duì)量子通信已經(jīng)有了一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。什么？你說(shuō)為什么我沒(méi)說(shuō)量子糾纏？因?yàn)樗覀儸F(xiàn)在的量子通信完全沒(méi)有關(guān)系。不過(guò)終究我還是要談一下的，但本著不能貪多嚼不爛的原則，我決定把它留到下一篇——量子隱形傳態(tài)——里再說(shuō)，咱們下回再見。