146.量子密码与胖ci不可测理论 (2/2)
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础。
那么具体操作又是怎么样的呢?
有物理学家曾经提出下面这个系统:
假设两个人想安全地交换信息,这两个人分别是A和B。A通过发送给B一个键来初始化信息,这个键可能就是加密数据信息的模式——告诉B接下来的信息加密了。
这个键是一个随意的位序列,用某种类型模式发送,可以认为两个不同的初始值表示一个特定的二进制位(0或1)。
暂且认为这个键值是在一个方向上传输的光子流,每一个光子微粒表示一个单个的数据位(0或1)。除了直线运行外,所有光子也以某种方式进行振动。
这些振动沿任意轴在360度的空间进行着,为简单起见(至少在量子密码术中可简化问题),可以把这些振动分为4组特定的状态,即上、下,左、右,左上、右下和右上、左下,振动角度就沿光子的两极。
然后制造出一个特殊的偏光器,它允许处于某种振动状态的原子毫无改变的通过,令其他的原子改变震动状态后通过。
如果A有这样一个或多个偏光器,允许处于这四种状态的光子通过,那么她就可以选择沿直线(上、下,左、右)或对角线(左上、右下,右上、左下)进行过滤。
A在直线和对角线之间转换她的振动模式来过滤随意传输的单个光子。每一个光子就是A所发出的量子信息,这样就用两种振动模式中的一种表示一个单独的二进制位,比如1或0。
当接受到光子时,B必须用直线或对角线的偏光镜来测量每一个光子位。他可能选择正确的偏光角度,也可能出错。
由于A选择偏光器时非常随意,那么当选择错误的偏光器后光子会如何反应呢?
不确定原理指出,我们不能确定每一个单独的光子会怎样,因为测量它的行为时我们改变了它的属性(如果我们想测量一个系统的两个属性,测量一个的同时排除了我们对另外一个量化的权利)。然而,我们可以估计这一组发生了什么。
当B用直线侧光器测量左上/右下和右上/左下(对角)光子时,这些光子在通过偏光器时状态就会改变,一半转变为上下振动方式,另一半转变为左右方式。但我们不能确定一个单独的光子会转变为哪种状态。
所以B测量光子时可能正确也可能错误,可见,A和B创建了不安全的通信信道,其他人员也可能监听。
但如果接下来A告诉B她用哪个偏光器发送的光子位,而不是她如何两极化的光子。比如:她可能说8597号光子(理论上)发送时采用直线模式,但她不会说发送时是否用上、下或左、右。
B这时就能确定如何使用正确的偏光器接受了每一个光子。然后A和B就抛弃了他们利用错误的偏光器测量的所有的光子。于是他们所拥有的,是原来传输长度一半的0和1的序列。这就形成了one-timepad(OTP)理论的基础,即:一旦被正确实施,就被认为是完全随意和安全的密码系统。(未完待续。)
础。
那么具体操作又是怎么样的呢?
有物理学家曾经提出下面这个系统:
假设两个人想安全地交换信息,这两个人分别是A和B。A通过发送给B一个键来初始化信息,这个键可能就是加密数据信息的模式——告诉B接下来的信息加密了。
这个键是一个随意的位序列,用某种类型模式发送,可以认为两个不同的初始值表示一个特定的二进制位(0或1)。
暂且认为这个键值是在一个方向上传输的光子流,每一个光子微粒表示一个单个的数据位(0或1)。除了直线运行外,所有光子也以某种方式进行振动。
这些振动沿任意轴在360度的空间进行着,为简单起见(至少在量子密码术中可简化问题),可以把这些振动分为4组特定的状态,即上、下,左、右,左上、右下和右上、左下,振动角度就沿光子的两极。
然后制造出一个特殊的偏光器,它允许处于某种振动状态的原子毫无改变的通过,令其他的原子改变震动状态后通过。
如果A有这样一个或多个偏光器,允许处于这四种状态的光子通过,那么她就可以选择沿直线(上、下,左、右)或对角线(左上、右下,右上、左下)进行过滤。
A在直线和对角线之间转换她的振动模式来过滤随意传输的单个光子。每一个光子就是A所发出的量子信息,这样就用两种振动模式中的一种表示一个单独的二进制位,比如1或0。
当接受到光子时,B必须用直线或对角线的偏光镜来测量每一个光子位。他可能选择正确的偏光角度,也可能出错。
由于A选择偏光器时非常随意,那么当选择错误的偏光器后光子会如何反应呢?
不确定原理指出,我们不能确定每一个单独的光子会怎样,因为测量它的行为时我们改变了它的属性(如果我们想测量一个系统的两个属性,测量一个的同时排除了我们对另外一个量化的权利)。然而,我们可以估计这一组发生了什么。
当B用直线侧光器测量左上/右下和右上/左下(对角)光子时,这些光子在通过偏光器时状态就会改变,一半转变为上下振动方式,另一半转变为左右方式。但我们不能确定一个单独的光子会转变为哪种状态。
所以B测量光子时可能正确也可能错误,可见,A和B创建了不安全的通信信道,其他人员也可能监听。
但如果接下来A告诉B她用哪个偏光器发送的光子位,而不是她如何两极化的光子。比如:她可能说8597号光子(理论上)发送时采用直线模式,但她不会说发送时是否用上、下或左、右。
B这时就能确定如何使用正确的偏光器接受了每一个光子。然后A和B就抛弃了他们利用错误的偏光器测量的所有的光子。于是他们所拥有的,是原来传输长度一半的0和1的序列。这就形成了one-timepad(OTP)理论的基础,即:一旦被正确实施,就被认为是完全随意和安全的密码系统。(未完待续。)