媒体常将“量子通信”作为量子密码的代称，但其实量子密码只不过量子通信中最容易见到、最具实质应用潜力的一种技术。量子密码的真的用途是通过量子物理达成安全的密钥分发，它并非一种超光速的通信方法。尽管科幻小说如《三体》里描述了外星人用量子通信达成信息瞬间传输，但日常的量子密码并不超越光速，由于其密钥分发和经典通信都要遵循光速限制。

量子密码和传统密码有什么区别

量子密码被觉得是一种“不可破解”的密码技术，但并不是由于它没办法被物理方法破坏，而是由于它的安全性不依靠于数学难点。传统密码学依靠复杂的数学问题来确保安全，譬如分解大整数的RSA密码，这种密码的破解困难程度依靠于敌人的计算能力。然而，量子密码的安全性依靠于物理原理——量子力学定律。这使得量子密码拥有“无条件安全性”，即便敌人拥有无限的计算能力也没办法破解。

理解量子密码的优势，需先知道传统密码学的基本结构。任何密码体系都有两部分：算法和密钥。凯撒密码是最早的一个简单例子，其算法是字母偏移，而偏移的位数就是密钥。现代密码学的核心在于密钥的保密性，而非算法的隐藏性。依据凯尔科夫原则（Kerckhoffs's Principle），密码算法是公开的，安全性全由密钥保障。

在传统密码中，一次性便笺是已知唯一能达到无条件安全的加密方法。它需要以下三个条件：

密钥是完全随机的。

密钥长度等于明文长度。

每一个密钥仅用一次。

若满足这类条件，一次性便笺可以确保完全安全，由于密文无任何可供剖析的结构。然而，这种办法的最大问题在于密钥分发的困难程度。

信使的消失——量子密码的优势

1970年代，公钥密码（非对称加密）引入了一种不需要信使传递密钥的办法，其基本原理基于难解的数学问题，如质因数分解的困难性。尽管这种办法解决了密钥分发问题，但它仍然不可回避被数学破解的风险。

量子密码的出现为密码学带来了全新思路。量子密码能通过量子物理产生并分发密钥，而不需要信使。这种分发方法被叫做量子密钥分发（Quantum Key Distribution, QKD），也是量子密码的核心技术。

BB84协议是量子密码学的基础协议，由查尔斯·贝内特（Charles Bennett）和吉勒·布拉萨德（Gilles Brassard）于1984年提出，使用量子叠加和量子测量的原理。其步骤包含：

Alice向Bob发送一系列单光子，每一个光子的偏振态代表一位信息。

Bob在不确定光子偏振方向的状况下接收并测量这类光子。

通过一系列后续通信步骤，双方可以在测量后筛选出一致的数据位。

这一过程确保了密钥生成的安全性——任何第三方的窃听行为都会不可防止地影响光子状况，从而被Alice和Bob知道。因此，量子密钥分发可以达成高度安全的密钥共享。

量子密码的独特之处在于它依靠物理原理，而非数学难点。只须量子力学的基本定律成立，量子密码的安全性就是不可破的。量子密码使得无条件安全不再是理论上的幻想，而是可以在真实世界达成的目的。通过量子密钥分发，通信双方可以生成一次性密钥并达成绝对安全的通信，开创了加密范围的全新年代。

现在，量子密码的应用仍受限于距离、设施等原因，但技术进步正在不断扩大其应用范围。将来的量子通信互联网，可可以靠量子中继器扩展量子密钥分发的距离，达成全球范围的安全通信。

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