要了解到底什么是“量子通信”
讓我們從三個問題開始著手：
“量子通信”是干啥的?
為啥?
咋弄的?
“量子通信”是干啥的?
用最通俗的方式解釋就是
“加密”和“傳輸”
用專業(yè)術(shù)語叫“量子密鑰分配”和“量子態(tài)傳輸”
先說加密
為啥要加密?咋加密?
加啥蜜?好吃不?
因為我們傳輸?shù)男畔⒃诮橘|(zhì)中傳播時很容易被第三方竊取，所以我們要在發(fā)送的內(nèi)容中加入密碼,，使得竊取者無法破譯內(nèi)容,。接受者提前知道密碼的破解方法,。而竊取者無法破譯內(nèi)容。
舉一個過時的例子,，
比如二戰(zhàn)時德國軍方使用的
“恩尼格碼”機
恩尼格碼機內(nèi)置了多個轉(zhuǎn)子,，每個轉(zhuǎn)子對應(yīng)不同的26個字母，也就是說,，只要發(fā)送者敲下一個字母就會出現(xiàn)26的N次方種可能,，而其中規(guī)律只有德國軍方自己才知道，如果盟軍截獲了信息,，靠人工推演,，可能要花費上萬年才能破譯。
以前的加密方法已經(jīng)這么安全,，
那還要量子通信加密有什么用?
可是隨著人工智能的出現(xiàn)以及發(fā)展,，
傳統(tǒng)的數(shù)字迭代式的加密方法(經(jīng)典密碼)會被計算機分分鐘破譯
偉大的阿蘭圖靈，將人工智能的概念用于密碼破譯,，成功破解了“恩尼格碼”,，提前結(jié)束了二戰(zhàn),，更為世人留下了寶貴的遺產(chǎn)——計算機
密碼分分鐘被破,，怎么辦?
香農(nóng)，這位某種意義上說偉大程度已經(jīng)不亞于甚至超過他的遠(yuǎn)方親戚愛迪生的偉大科學(xué)家,，提出一個解決辦法：
一次一密
簡單說就是每一次發(fā)送信息都采用新的密鑰
每次都用新的密鑰,，豈不是接受者也蒙圈?那么發(fā)送者就需要每次都把新的密鑰發(fā)送給接受者。
恩,，穩(wěn)妥
這時候問題來了,，密鑰在傳輸?shù)臅r候會被竊取啊!
我是一個小插曲
如果有人竊取我的信息，難道我發(fā)現(xiàn)不了嗎?
對,，發(fā)現(xiàn)不了
我們都知道現(xiàn)在通信系統(tǒng)傳輸?shù)慕橘|(zhì)無非是光纖,。
舉一個例子
S給B發(fā)送了一個名為m的密鑰，但是中間被A竊取,，A拿到密鑰后又復(fù)制了一份繼續(xù)發(fā)送給B,，B此時無法得知密鑰已經(jīng)被人竊取!但是A已經(jīng)可以在神不知鬼不覺的情況下進行對信息的解密,。
插完了
所以能否發(fā)現(xiàn)竊聽者成了解決通信加密的一個關(guān)鍵問題。
為了解決這個問題“量子通信”終于可以閃亮登場了!
隨即出現(xiàn)了開篇時的第二個問題：
為啥?
為啥量子通信可以幫助我們發(fā)現(xiàn)竊聽者?
首先讓我們回憶一下剛才S和B之間通信被竊聽時的情況
我們看到,，當(dāng)A竊取密鑰時,，首先要對密鑰進行截取，然后復(fù)制,，我們稱這個過程為測量,、復(fù)制，那么有沒有一種東東是一旦被測量我們就會發(fā)現(xiàn)呢?
有!
不但有,，而且有人對這一特性設(shè)計了一個理想模型,，這個人就是——薛定諤
這個理想模型就是“薛定諤的貓”
這只可能是世界上最慘的貓被關(guān)在一個封閉的鐵箱子里，鐵箱子里有一個裝著放射性元素的儀器,，同時這個儀器連接著一個錘子,，一旦放射性元素發(fā)生衰變，釋放出α元素,，錘子就會落下,，擊碎一個裝滿氰化物的毒氣瓶，毒氣釋放,，貓咪必死無疑,。
放射性元素早晚都會衰變，我們都知道放射性元素有半衰期,，但具體什么時間衰變沒有人知道,，也就是說沒有人知道這只貓什么時候死，什么時候活,，除非打開箱子看,，也就是說只要不打開箱子，這只貓就處在一種既活著又死了的狀態(tài),，半死不活!
我們把貓咪的這種狀態(tài)叫做：
“量子疊加態(tài)”
也就是既“活”又“死”的疊加態(tài)
那我打開還不行么?小咪咪好可憐
如果打開箱子對貓的死活進行驗證,，也就是進行測量，那么貓的那種“量子疊加態(tài)”,，既活又死,、半死不活的狀態(tài)就會轟然坍塌，因為一旦你打開盒子得到的結(jié)果要么是“活”,，要么是“死”,，未知的生死的疊加態(tài)將難以還原復(fù)制
這種現(xiàn)象叫“波函數(shù)塌縮”
我們一旦對薛定諤的貓進行測量，就會改變實驗?zāi)Ｐ偷臓顟B(tài),，波函數(shù)就會塌縮,，這不正是我們想要的特性么?
——只要測量就會被發(fā)現(xiàn)
那什么東西才滿足這樣的特性呢?
我不能拿貓去做通信媒介吧?
答案不言而喻，那就是“量子”
不甚嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹v,，所謂“量子”者,，“小丟丟”也
我們把原子,、中子、質(zhì)子,、電子,、光子這些個微觀粒子都可以統(tǒng)稱為“量子”
第三個問題
咋弄的?
為啥量子就有這個特性?
怎么利用的這個特性呢?
還加密了你咋不上天呢?
打個比方，我們把量子看成在做高速震動的球,，因為這個球很小,，震動的速度又很快，所以我們無法知道這個球某個時刻點在具體的什么位置(測不準(zhǔn)原理),，但是,，我們可以知道這個球震動的方向和規(guī)律，也就是量子偏振的向量
大概就是這個樣子,，量子震動的方向有垂直,、水平、逆時針45度,、順時針45度,，四種情況。
那么在測量這四種情況的時候我們就可以利用互相垂直的測量基,，你可以簡單的把它理解成互相垂直的通道,，長下面這個樣子
大家可以試想一下，上下垂直震動的球球可以順利的通過十字的測量基,，斜45度垂直震動的球球都可以通過×狀的測量基,。那不就達到測量的目的了嗎?
等一下!
那如果↑↓震動的球球通過X狀的測量基會發(fā)生什么情況?
答案是：測量會導(dǎo)致量子態(tài)改變，也就是量子偏振方向會發(fā)生改變
舉一個不恰當(dāng)?shù)浅Ｉ鷦拥睦?/p>
這個人擺了一個十字造型,，但是他要通過下面這個形狀的門
沒辦法,，他只好把身體的造型改成：
也就是說：
這個人就是具有偏振的量子，而這個大字門就是測量基,。
那么再看量子的測量
如果一個↑的量子通過X形狀的測量基,，那么↑的狀態(tài)就會被改編為50%↗
和50%↘
也就是說一旦發(fā)生錯誤的測量，那么量子的狀態(tài)就會被改變!
此時如果出現(xiàn)竊聽者,，竊聽者不可能百分之百用對的測量基對量子進行測量,，那么只要用到錯誤的測量基，那么量子的偏振態(tài)就會發(fā)生改變!
也就是說只要有竊聽者想偷取密鑰,，那么他必須先對量子進行測量讀取，一旦他對量子進行測量,，就會對量子的狀態(tài)進行改變(這就是我們之前說到的波函數(shù)塌縮),，那么量子的狀態(tài)一旦改變，接受者就會很容易發(fā)現(xiàn)竊聽者的存在,，從而進行應(yīng)對,。保障信息的絕對安全!!
我們的問題終于解決啦!
小小總結(jié)一下
量子通信干啥的
答：加密和傳輸
為啥要用量子通信加密?
答：因為傳輸密鑰時可能會被竊聽,，而竊聽者又無法被發(fā)現(xiàn)。
那量子通信為啥就能發(fā)現(xiàn)竊聽者
答：因為量子一旦被測量,，狀態(tài)就會改變(試驗?zāi)Ｐ脱Χㄖ@的貓),，竊聽者就會被發(fā)現(xiàn)
等等，不是說量子通信還可以傳輸嗎?(量子態(tài)傳輸)
欲知后事如何,，且聽下回分解......