世界第一的中国量子纠缠加密,为何不可能被窃听?

2020-09-16 10:44:07
科幻与灵异事件
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今天的人类对量子纠缠的唯一应用,就是将它作为“最顶级的加密手段”。毕竟从最初的凯撒密码,到后来的恩尼格玛,加密技术都直接影响信息安全,而信息安全又影响着,人类之间一切竞争行为的胜负。

2020年6月15日,《自然》杂志发表了我国科研团队,用“墨子号”量子科学实验卫星,成功实现千公里级别的,纠缠态量子密钥分发的相关研究成果。

该项成果,意味着量子纠缠加密通信,这一“绝对无法被窃听”的技术,又被我国“修炼”的更加精进了。

那么

量子纠缠,是怎样确保己方信息绝对安全的?

又是怎样让己方信息,在被窃听的瞬间,自动作出反应的?

为什么说,量子纠缠加密过后的信息,从本质上就无法破解?

1935年,爱因斯坦,波多尔斯基,罗森,三位物理学家发表了后来被称为,EPR实验的论文,在该论文中,爱因斯坦根据量子力学的,叠加率和守恒率,认为如果把两个电子看成一个系统,那么这两个电子不论距离多远,就都还得满足守恒律。

也就是说,哪怕这两个电子相隔千万光年,他们之间的状态仍然会实时传递,要坍塌就一起坍塌。

且整个过程是无视光速的,而在当时以及今天的物理学界,真空光速,都是物质和信息传递速度的上限。

爱因斯坦在论文中指出的,这种鬼魅般的超距作用,被薛定谔看到之后,后者将这种理论现象,命名量子纠缠。

量子纠缠这种“瞬时”的特性,让它成为后来很多科幻作品中的常客,比如《三体》中的智子,就是利用量子纠缠,实现4.22光年外的比邻星,和地球的实时通信的。

但事实上,量子纠缠的“反应速度”虽然千万亿倍于光速,但处于纠缠态的量子之间,是不可能传递信息的,因为“纠缠”是一种特性,而不是一种可以被用来传输信息的规律。

今天的人类对量子纠缠的唯一应用,就是将它作为“最顶级的加密手段”。

毕竟从最初的凯撒密码,到后来的恩尼格玛,加密技术都直接影响信息安全,而信息安全又影响着,人类之间一切竞争行为的胜负。

量子纠缠加密,就是将原来基于数学的加密密钥,替换为基于量子力学的“量子纠缠密钥”,这样一来信息的发送端和接收端,将共享同一个“稳定”的量子态,如果在信息的传送过程中出现窃听者,那么发送端和接收端的量子态,就将同时坍塌。

如此一来,信息的两端就都知道了窃听者的存在,并且量子状态崩溃之后,窃听者也无法再继续获取数据信息。

需要再次重申的是,在以上的整个过程中,量子纠缠仅仅是作为密钥存在的,它是一种加密手段,而不是承载信息的载体。

真正用来传递信息的,仍然是人类早已使用了数个世纪的无线电波。

量子纠缠加密的成功,归根结底,还是因为量子态的坍塌,毕竟在现有的理论体系中,量子态就是最敏感的状态,只要存在观察者,量子态就能马上做出反应。

在堪称《三体》前传的《球状闪电》结尾,人类曾在废弃的地下矿井中,进行过“没有人类观察者”的量子力学实验,但量子态依旧坍塌了,书中给出的结果是“存在非人类的观察者”,而不少科幻迷都认为,这个“非人类观察者”,就是三体文明派来的智子。

总体而言

量子力学作为目前微观世界的扛把子理论,在科学和科幻上都有很大的“戏份”,而且今天的各类芯片,本质上也都是以量子力学理论为基础的,就像人造卫星以相对论为基础一样。

在可以预见的未来,量子力学的蓬勃发展,以及关于它的各项应用,必将再次改变人类世界,就像曾经的世界,被计算机和芯片技术改变一样。

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