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所謂量子密鑰分發(fā),簡單說,即在遙遠兩地的用戶間生成并安全共享一組量子密鑰,為所傳輸?shù)亩M制信息加密。這種量子通信方式之所以被科學家們寄予厚望,是因為除了信息的發(fā)送、接收方,如果有第三方試圖復制或竊聽量子密鑰,則通信的雙方便會立刻察覺。
總體來說,量子密鑰分發(fā)與傳統(tǒng)方式不同,其理論上是無條件安全的,安全性由量子力學的基本原理保證。量子不可克隆定理表明,無法完美克隆任意量子態(tài)。因此,任何對量子密鑰分發(fā)過程的竊聽,都有可能改變量子態(tài)本身,造成高誤碼率,從而使竊聽被發(fā)現(xiàn)。一般來說,QKD過程中對量子態(tài)的傳輸,是依靠對光子進行編碼、傳輸、測量實現(xiàn)的。
按通信信道的不同,量子密鑰分發(fā)主要分為光纖和自由空間兩種實現(xiàn)方式:
·光纖QKD技術的信道穩(wěn)定性較好,不易受到溫度、濕度、天氣等環(huán)境因素影響,可實現(xiàn)基本恒定的安全碼率,同時,在城域城際范圍內可以方便的連接到千家萬戶;
·在超遠距離、移動目標、島嶼和駐外機構等光纖資源受限的場景,可通過衛(wèi)星中轉的自由空間信道連接。
將地面光纖和自由空間結合,可以實現(xiàn)大規(guī)模、全覆蓋的全球化量子通信網絡。