量子力学课程设计

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1、量子力学课程设计学院：光电信息学院姓名：胡晨瑞班级:2012059090量子密码术一一不能被破获的密码系统我们在生活中常常会遇到这样的情况：需要保存一些重要且私密的文件，而常常苦于没有可靠安全的保密方式。现在，一种基于量子力学的新型加密方式已经渐渐成熟，这就是量子密码术。量子密码术与传统的密码系统不同，它依赖于物理学作为安全模式的关键方面而不是数学。实质上，量子密码术是基于单个光子的应用和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统，因为在不干扰系统的情况下无法测定该系统的量子状态。理论上其他微粒也可以用，只是光子具有所有需要的品质，

2、它们的行为相对较好理解，同时又是最有前途的高带宽通讯介质光纤电缆的信息载体。最早的量子密码术的工作模式是Bennett和Brassard于1984年开发的传统模式，它的工作原理基于Heisenberg不确定原理，对光子进行测量时，我们不能确定每一个单独的光子会转变为哪一种状态，但可以对这一组进行估计。发射光子者将自己用哪种偏光器发射位告诉接收者，接收者用正确的偏光器测量光子，这样他们拥有了原来传输长度一般的序列，这就是one-timepad(OTP)理论的基础，一旦被正确实施，就被认为是完全随意和安全的密码系统。但是这样也存在泄密的

3、风险，量子密码术是一种基于随意性和不确定性的加密方式，那么仍然存在监听者偶然采用了正确的检测器的可能性。但量子密码术优于其他传统加密方式的原因还在于它还有另一个固有的安全级别，那就是入侵检测。信息发出者和信息接收者将很容易发现是否有人在进行入侵。假设信息发出者采用了一种偏光器发射光子，如果监听者采用了错误的检测器，那么他将不能得出正确的结果；但如果监听者用正确的检测器得出了结果，根据Heisenberg不确定原理，接收者即使采用正确的偏光器也不能得出正确的结果，因为光子的状态在被监听者进行检测时就己经改变了。所以信息传输中，信息发出

4、者和信息接收者只需要对其中一些信息进行匹配，就可以发现是否有人在对信息传输进行监听，这样的入侵检测方式被认为是绝对安全的，当信息达到一定长度时，监听者不被发现的概率只有万亿分之一，也就是不可能不被发现。在实践中，量子加密术己经在IBM的实验室中得到了证明，在较短的距离上已经可以完全实施量子加密术。事实上，华盛顿的白宫和五角大楼已经有专用线路进行实际的应用。曰本电气公司已经演示过了在150公里距离的传输，并计划在2010年向市场推出产品。2004年我国建立一条从北京到天津长125公里的试验性光纤量子通信密码线路；2007年，郭光灿领衔

5、的研宄团队在北京成功试验了“量子路由器”，并获得了美国授权专利；2009年，国内首个“量子政务网”在安徽芜湖建成，标志着我国量子保密通信技术已经正式步入日常应用轨道。量子密码学利用物理学原理保护信息。通常把「以量子为信息载体，经由量子信道传送，在合法用户之间建立共享的密钥的方法」，称为量子金钥分配(QKD)，其安全性由「海森堡测不准原理」及「单量子不可复制定理」保证。如今科学家已经能在光纤中传递量子金钥，随着时代进步，人类交换信息越来越频繁，等待将来量子密码术日趋完善成熟，我们最终将能在地表上快速、安全地传送资料。保密与窃密就像矛与

6、盾一样相影相随，它们之间的斗争己经持续了几千年，量子密码的出现，在理论上终结了这场争斗，希望它是真正的终结者。