天才一秒记住【热天中文网】地址:https://www.rtzw.net
因此,如果一个窃听者想通过捕获光子来获取你发送的信息,那么,你的信息不会被发出去,也就收不到任何回应,这个时候你就会意识到通信出了问题。
当然,窃听者可能会很狡猾地给你发送一个“诱饵”
光子,希望你能将这个含有伪造信息的光子当做你本该收到的光子。
但是基于光子的第二个重要特性,你可以看出它是伪造的。
因为在量子力学中,没有任何测量能够测得单个量子的所有信息。
结果示范如下,比如你想通过链路发送一个简单的二进制消息(由0和1组成),并将一个垂直偏振光子标记为0,一个对角向偏振光子标记为1。
如果偷听者(通常被称为Eve)检测发现光子是“垂直偏振”
的,那么她依然不能确定光子是不是0,因为对角向偏振光子至少有一半概率也会给出“垂直偏振”
的测量结果。
所以Eve只能得到了一部分信息,而不是全部。
现在,假设消息的发送者(通常称为Alice,而你是接收者,可称为Bob)向你发送一个编码为1的光子。
假设Eve测量该光子是否垂直偏振,并发现它通过了检测。
为了伪装,她必须选择给你发送一个垂直偏振光子还是对角向偏振光子。
她最好向你发送垂直偏振光子,因为这是根据测量结果得出的最有可能的情况。
而作为接收者的你可以对接收到的光子进行对角向偏振测量。
由于你知道Alice发送的部分信息,因此如果光子来自Eve,那么这个光子在50%的时间里会给出错误的结果。
如果它来自Alice,你永远不会得到错误的结果。
因此,通过比较接收到的信息与已知的Alice发送的部分信息,你就可以判断Eve是否篡改了你的传输链路。
然而,Eve可能想出更聪明的办法。
她也许试图从Alice那里复制光子而不测量它。
她可以先复制两份,并把原始光子发送给你。
然后她就可以在其中一个副本上进行垂直偏振测量,在另一个副本上进行对角向偏振测量,这样她就可以在你毫不知情的情况下确定Alice发送给你的光子“比特”
中的全部信息。
然而,即使如此她的伎俩也还是无法得逞。
因为量子力学的一个显著特点是,不可能制造出一台复印机能精确复制或克隆一个处于未知量子状态的单个粒子,这是违背物理定律的。
由于物理上的这两个限制(“不可测量”
和“不可克隆”
),我们可以在Alice和你之间建立一个安全的通信链路,用来传输秘密的随机比特流。
压缩光
其他种类的量子光相比经典光也有一些性能上的提升。
我们知道,光是电磁场的振**。
几乎可以将激光束视作这种振**的理想状态。
然而,即使是激光,它的振幅中也有一些“噪声”
。
也就是说,每次测得的振幅,并不完全一样。
如图36a,图中显示了每一点或每一相位的场的振**不确定性。
有一种特殊的量子光被称为“压缩光”
,这种光的噪声会随着光场周期的相位而变化,如图36b所示。
它在某些相位的噪声比其他相位的更大。
本章未完,请点击下一章继续阅读!若浏览器显示没有新章节了,请尝试点击右上角↗️或右下角↘️的菜单,退出阅读模式即可,谢谢!