量子通信基础知识简介（一）

1.量子定义：

一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，那么称该最小的单位为量子。量子是一个整体概念，它指的是研究对象的最基本单元。它最早是由德国物理学家 M·普朗克在 1900 年提出的。

2.量子密码学：

量子密码学是密码学与量子力学相结合的产物,是基于物理安全的,可以提供绝对的安全性。其安全性是由海森堡测不准原理（不确定性原理）以及单量子不可克隆定理来保证的。具有可证明的安全性，以及窃听者存在的可检测性。

2.1海森堡测不准原理（不确定性原理）

在量子力学里，不确定性原理（Uncertainty principle）表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式

2.2量子不可克隆定理

不可克隆定理(No-Cloning Theorem)是指量子力学中对任意一个未知的量子态进行完全相同的复制的过程是不可实现的，该定理可以通过反证法基于量子态的叠加原理证得

3.量子密钥分发(Quantum Key Distribution，简称QKD)：

QKD是量子密码学中最先实用化的应用。利用量子系统来进行信息的制备、传输、接收以及提纯来得到物理原理上不会被别人窃取的安全对称密钥。其安全性不依赖于攻击者的计算能力。QKD产生的密钥结合一次一密方案（一次一密方案是已被严格证明的绝对安全的传统加密方法）就能保证信息的安全传输，使用量子的方式给通讯双方分发对称密钥。

4.量子密钥分发协议

4.1BB84协议

• 原理:利用量子的不确定性原理实现安全编码的一种协议
• 协议流程:
  Alice和Bob首先公开约定光量子的四个偏振态|0>,|1>,|+>,|->
  1. Alice产生一串随机比特串
  2. Alice每次随机选择Z基矢或X基矢进行调制
  3. Alice将量子态发送给Bob
  4. Bob随机选择Z基矢或X基矢进行解调
  5. Bob将基矢顺序发送给Alice
  6. Alice回复错误基矢顺序
  7. Bob将错误基矢删去,留下正确基矢,解调出随机数

4.2 BBM92协议

4.3 诱骗态协议

量子通信基础知识简介（二）