更别说那些经常出现在科普文章里的量子力学(特别是量子纠缠)的神奇解释了 。 这种讨论进行得热火朝天 , 仿佛连玻尔和爱因斯坦都恨不得从天堂里跳下来 , 抱着薛定谔的那只猫来参加讨论 。
现在有些明白了 , 这些都是宣传的技巧 。 量子派激烈地讨论这个“漏洞”、那个“攻击” , 给王麻子赋予各种神奇的能力 , 其实是因为量子通讯在发现是否有人偷听这方面毫无漏洞 , 而其真正的短板在其他方面:一是信息的传送速率太低、可能会让人急死;另一个是量子通讯只是信息安全系统这个整体的一部分 , 并不能包打天下 。
所以说 , 量子派依靠宣传成功地将人们的注意力集中在了它最擅长的方面:发现偷听者 。
量子通讯的短板
量子派当然也知道自己的短板 , 也在努力想办法 。 例如 , 真正的高效率的单光子源(每次按需发射1个且只有1个光子)目前还没有实现 , 大多是用衰减脉冲激光束的方法近似实现 , 如果衰减足够大 , 就可以近似地看成单光子源 , 如平均每束光里只有0.1个光子 , 也就是说 , 每10次发射只有1次有1个光子 , 其他9次都是空的 , 那么100次发射才会出现1次有2个光子的情况(以此类推,1000次中有10次2个光子,1次3个光子 , 等等) , 如果觉得还不够 , 就让每束光里只含有0.01个光子(发射100次 , 只有1次有光子 , 其他99次都是空的) 。 这样能够满足BB84协议的要求 , 但是传输效率太低 。 为了提高传输效率 , 就要提高每束光里的平均光子数 , 但是 , 一次发射出现多个光子的次数就会显著增多 , 为了抵御“光子数分离”攻击 , 才提出了诱骗态协议 。 简而言之 , BB84协议是 , 0个和1个有显著的差别 , 有就是有、没有就是没有 , 谁都别想骗我;诱骗态协议是 , 1个和3个(随便说的一个数 , 只要这个数很小就可以了)也有些差别 , 王麻子拿走一个两个的 , 我还是能发现的 。 在诱骗态协议里 , 每次发射的平均光子数仍然是1的量级(例如0.5或者0.7 , 绝对不是10或者100 , 丢了一个还是会有显著结果的) , 但是已经比0.1和0.01好得多了 , 而且也能够发现是否有人在偷听 。
正是因为有了诱骗态协议 , 量子通讯的有效传输范围才能够从二三十千米拓展到上百千米 。 京沪干线总长度是2000多千米 , 有32个中继站 , 两站之间的距离约是七八十千米 。 利用纠缠光子源 , 可以让张三和李四的通话距离加倍 , 因为纠缠光子源位于这两个人的中间 , 同时向他们各自发射一个偏振关联的光子(纠缠光子对就是这个意思) 。 这种方法能够达到的距离是有上限的 , 主要来自于传输过程中的光损耗:基于光纤的量子通讯系统 , 目前最远的传输距离是400千米 , 而传码率只有可怜的每小时1比特;基于墨子号卫星的系统 , 两年前大约是每秒1万比特(我在卫星发射前的估计是每秒钟几千比特) , 现在据说达到了每秒40万比特(这个可能是基于单光子通讯的星地传输 , 而不是地面两个基站之间通过卫星中介的信息传输) 。
至于量子通讯只管张三和李四这一段 , 如果组成通讯网络必须考虑各个站点的保密问题 , 这是显而易见的 , 量子派肯定知道这一点 , 而且并不觉得这真的是个问题——只要采用经典派现成的技术就可以了 。 量子通讯并不是只能用量子方法 , 量子方法只是整个信息安全体系的一个有机部分 。 为了系统的总体目标 , 当然是可以无所不用其极——你凭什么限制我?
但是话说回来 , 量子派在成功宣传的同时 , 也留下了一些后患——他们的宣传太成功了 , 让很多人(包括出来反对量子派的经典派人物)以为 , 量子通讯具有“绝对安全性”、甚至能够包打一切 , 结果量子派给自己挖了一个坑 , 一个很深很大的坑 。
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