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狐说笆道
楼主
首先声明,这纯属个人理解和设想,不代表任何媒体和其他人的观点。
前几年,潘建伟的量子通信成为热门话题,但绝大多数人对具体怎么通信一无所知,也包括我,唯一知道的是利用了量子纠缠。当时很想知道潘建伟是怎么利用量子纠缠进行通信的,但网上几乎没有看到相关的资料(也许在某些专业网站上有,但我没找到)。
有一次看到了某人描述量子通信的原理,肯定是错的。那个人说的原理是信息发送方造出一对纠缠态量子,把其中一个发送出去,自己留一个,对方收到后,发送方再使用一个已知自旋状态的量子(也就是该量子带有自旋状态正或反这一信息)去与那对纠缠态量子中自己留的那一个强行发生纠缠,于是自己留的那个在解除与发送出去的量子的纠缠同时与已知自旋状态的量子纠缠,它解除前一个纠缠时的自旋状态就得以确定,因此发送出去的那个量子解除纠缠后的自旋状态也得以确定。说起来似乎方法很妙,但实际上这是不可能实现的,那只是一个比我更不了解量子纠缠的人的设想而已。
后来又见到有人说,潘建伟的量子通信严格来说不叫量子通信,量子纠缠不能直接传送信息,只能叫量子保密通信,真正的信息传递还是通过电磁波、光缆等传统途径,量子纠缠只用来加密信息。不过,怎么利用量子纠缠来实现保密通信,很长一段时间我仍是一无所知,直到最近突然灵光一现,有了一个看似可行的设想。
我对量子纠缠算不上懂,只是了解一点,我所了解的量子纠缠,首先要涉及到量子的一个属性“自旋”,自旋方向有且只有两个方向,可以分别称为上旋和下旋,一对量子如果处于纠缠态,则两者一上一下抵消,任何方法都无法得知哪一个是上旋哪一个是下旋,或者说纠缠态的两个量子都处于自旋可上可下、不上不下的不确定状态,只有在纠缠态被解除后,两个量子才会确定其中一个是上旋另一个是下旋,而且哪个是上旋哪个是下旋是无法控制也无法准确预测的,我们能知道的是,只要知道其中一个的自旋方向,就能立即知道另一个的自旋方向与这一个相反。由于量子是一个一个的独立个体,不可细分,所以,将一个量子发送给对方,如果该量子在中途被人截获,或者不小心丢失了,对方就不可能收到,只要对方收到了,就不可能被任何第三方截获。如此说来,我们无法通过量子纠缠去发送确定的信息,但可以发送一些没有任何意义的二进制符号(把上和下分别替换为0和1,就成了二进制符号),而这些符号只有发送方和接收方知道具体是什么,任何第三方都不可能从中途截获。所以,这些二进制符号可以用来当密码,将需要发送的信息进行加密,任何第三方即使截获到加密的信息,但只要没有密码,这些信息就无法解密。
举例说明加密通信的原理。假设发送方要给对方发送一个十进制数字“888”,根据二进制原理,10个二进制位可以表示从0~1023共1024个数字,十进制数字888换成二进制就是1101111000,为了将这10个二进制加密(也就是变成另一个二进制数,不经解密谁都不知道是由1101111000加密的)。在加密前,发送方可以先将纠缠态的一对量子发一个给对方,自己保留一个,对方确认收到后,解除纠缠态,双方记下量子的自旋状态,如果对方没有收到,发送方就将自己留的这个丢弃,重新再发,确认对方收到后就发下一个,直到成功发送10个为止,此时,发送方记下了10个量子的自旋状态,接收方也有10个,而且每一个都与发送方相反。假定发送方的10个量子自旋分别为“上下上下上上下下下上”,那么接收方接收到的就是“下上下上下下上上上下”,此时加密和解密可以很简单,10个二进制位的数字与10个量子自旋状态一一对应,对应“下”的二进制位保持不变,对应“上”的二进制位都改变,于是1101111000就变成了0111001001,换成十进制数是457。因为10个量子自旋状态都是随机的,没有任何规律,所以,10个二进制位改不改也是随机的,改完(加密)后变成0111001001(十进制数457),如果不用密码解密,457就是一个没用的数字,任何人都不能准确地将它变回888。发送方把经过加密后得到的0111001001发送给接收方,接收方接收到后,与“下上下上下下上上上下”一一对应,“下”对应的位改回来,“上”对应的位保持不变,就能变回1101111000(十进制数888)。这样利用量子纠缠传送不会被第三方截获的密码,再用常规方法传送加密后的信息,任何没有密码的人即使截获加密后的信息也不可能进行破解,只有接收方能利用接收到的密码解密还原,从而实现不可能被截获并破解的保密通信。
我这里介绍的加密解密方法是最简单的方法,优点是方法简单,缺点是当要传送的信息很多时就需要传送很多的量子,如果把加密方法弄复杂一点,就可以使用较少的量子来加密很多的信息。
2019年12月11日 05点12分
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前几年,潘建伟的量子通信成为热门话题,但绝大多数人对具体怎么通信一无所知,也包括我,唯一知道的是利用了量子纠缠。当时很想知道潘建伟是怎么利用量子纠缠进行通信的,但网上几乎没有看到相关的资料(也许在某些专业网站上有,但我没找到)。
有一次看到了某人描述量子通信的原理,肯定是错的。那个人说的原理是信息发送方造出一对纠缠态量子,把其中一个发送出去,自己留一个,对方收到后,发送方再使用一个已知自旋状态的量子(也就是该量子带有自旋状态正或反这一信息)去与那对纠缠态量子中自己留的那一个强行发生纠缠,于是自己留的那个在解除与发送出去的量子的纠缠同时与已知自旋状态的量子纠缠,它解除前一个纠缠时的自旋状态就得以确定,因此发送出去的那个量子解除纠缠后的自旋状态也得以确定。说起来似乎方法很妙,但实际上这是不可能实现的,那只是一个比我更不了解量子纠缠的人的设想而已。
后来又见到有人说,潘建伟的量子通信严格来说不叫量子通信,量子纠缠不能直接传送信息,只能叫量子保密通信,真正的信息传递还是通过电磁波、光缆等传统途径,量子纠缠只用来加密信息。不过,怎么利用量子纠缠来实现保密通信,很长一段时间我仍是一无所知,直到最近突然灵光一现,有了一个看似可行的设想。
我对量子纠缠算不上懂,只是了解一点,我所了解的量子纠缠,首先要涉及到量子的一个属性“自旋”,自旋方向有且只有两个方向,可以分别称为上旋和下旋,一对量子如果处于纠缠态,则两者一上一下抵消,任何方法都无法得知哪一个是上旋哪一个是下旋,或者说纠缠态的两个量子都处于自旋可上可下、不上不下的不确定状态,只有在纠缠态被解除后,两个量子才会确定其中一个是上旋另一个是下旋,而且哪个是上旋哪个是下旋是无法控制也无法准确预测的,我们能知道的是,只要知道其中一个的自旋方向,就能立即知道另一个的自旋方向与这一个相反。由于量子是一个一个的独立个体,不可细分,所以,将一个量子发送给对方,如果该量子在中途被人截获,或者不小心丢失了,对方就不可能收到,只要对方收到了,就不可能被任何第三方截获。如此说来,我们无法通过量子纠缠去发送确定的信息,但可以发送一些没有任何意义的二进制符号(把上和下分别替换为0和1,就成了二进制符号),而这些符号只有发送方和接收方知道具体是什么,任何第三方都不可能从中途截获。所以,这些二进制符号可以用来当密码,将需要发送的信息进行加密,任何第三方即使截获到加密的信息,但只要没有密码,这些信息就无法解密。
举例说明加密通信的原理。假设发送方要给对方发送一个十进制数字“888”,根据二进制原理,10个二进制位可以表示从0~1023共1024个数字,十进制数字888换成二进制就是1101111000,为了将这10个二进制加密(也就是变成另一个二进制数,不经解密谁都不知道是由1101111000加密的)。在加密前,发送方可以先将纠缠态的一对量子发一个给对方,自己保留一个,对方确认收到后,解除纠缠态,双方记下量子的自旋状态,如果对方没有收到,发送方就将自己留的这个丢弃,重新再发,确认对方收到后就发下一个,直到成功发送10个为止,此时,发送方记下了10个量子的自旋状态,接收方也有10个,而且每一个都与发送方相反。假定发送方的10个量子自旋分别为“上下上下上上下下下上”,那么接收方接收到的就是“下上下上下下上上上下”,此时加密和解密可以很简单,10个二进制位的数字与10个量子自旋状态一一对应,对应“下”的二进制位保持不变,对应“上”的二进制位都改变,于是1101111000就变成了0111001001,换成十进制数是457。因为10个量子自旋状态都是随机的,没有任何规律,所以,10个二进制位改不改也是随机的,改完(加密)后变成0111001001(十进制数457),如果不用密码解密,457就是一个没用的数字,任何人都不能准确地将它变回888。发送方把经过加密后得到的0111001001发送给接收方,接收方接收到后,与“下上下上下下上上上下”一一对应,“下”对应的位改回来,“上”对应的位保持不变,就能变回1101111000(十进制数888)。这样利用量子纠缠传送不会被第三方截获的密码,再用常规方法传送加密后的信息,任何没有密码的人即使截获加密后的信息也不可能进行破解,只有接收方能利用接收到的密码解密还原,从而实现不可能被截获并破解的保密通信。
我这里介绍的加密解密方法是最简单的方法,优点是方法简单,缺点是当要传送的信息很多时就需要传送很多的量子,如果把加密方法弄复杂一点,就可以使用较少的量子来加密很多的信息。