量子信息中的密码学是什么原理

知书知礼撒
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密码学是指用密码学中的量子编码与加密技术用来编码密钥,使得信息在传输过程中能够安全地传递,传递的可靠性越高,传输的速度越快,需要的密钥量越多。所以现在各国都建设了大量的量子计算机,加快量子信息革命的步伐。

量子信息技术是指用量子比特构建量子通信和量子计算的技术。量子通信是利用量子比特的纠缠特性进行的物理连接。量子计算是利用量子比特来构建或测量数字计算机,即可以用来计算一个数值矩阵的不同元素之间的乘积。

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密码学是指用密码学中的量子编码与加密技术用来编码密钥,使得信息在传输过程中能够安全地传递,传递的可靠性越高,传输的速度越快,需要的密钥量越多。所以现在各国都建设了大量的量子计算机,加快量子信息革命的步伐。量子信息的意义量子信息学有着广阔的应用前景。量子信息技术不仅可以在通信领域突破ppt信息技术。当前绝大多数信息科学研究机构都在攻克信息的通信问题,但是单兵硬件和软件处理能力都还太弱,另外软件定义能力也不够,在人工智能领域的应用也有较长的路要走。

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如果量子信息与量子技术相结合,它将为量子通信和量子计算的应用打开一条崭新的通道。现在我们已经实现了以下几点:(1)量子密钥生成等量子密钥生成采用量子密钥交换方法来保证加密通信安全。量子密钥是用来保证加密通信传输安全的重要特征。量子密钥是一种量子态。量子密钥的生成过程很简单,以量子比特(qubit)为例,加密第一步是先通过相邻两个量子比特去自旋和自旋0来控制量子比特随机偏转900-1000圈,每圈总粒子数为一种情况,若两个量子比特完全一样那么则生成一个新的量子比特;若粒子数不同则生成两个。

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除了生成每个量子比特需要耗费的代价外,还要对量子比特自旋与偏转的概率进行解决。因此,这个密钥的生成和存储要比人工来算起来容易的多。虽然这个生成密钥的过程对于理论物理和实验物理要求都比较高,还需要使用磁子做量子测量和量子计算的容错机制等技术成熟的理论物理基础。但从量子通信等多个应用来看,无论是其生成密钥还是存储密钥,都是可靠的。基于同样的生成和存储原理和概率原理,现在的许多民用量子密钥交换标准已经可以满足实际应用要求。目前基于碳纳米管的标准就已经被认为是量子通信国际标准。(2)量子密钥共享现在已经有很多大学在研究各种量子密钥共享算法,其中以qsa算法最为著名。

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该算法由大名鼎鼎的量子霍尔效应和单射技术提出,使用了微观态被量子态量子位编码以及静态量子态的概率原理。基于对量子态与量子位粒子转移概率的计算与统计分析,目前该算法已经获得了较大成功。该算法从量子通信问题经过实验验证发展至今已近30年。量子通信问题在人工智能和网络安全等领域被广泛的研究,已经有了足够多的论文供该领域的研究者审阅。

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