量子通讯争议:量子派和经典派谁会笑到最后?

作者: 姬扬

来源: 返朴

发布日期: 2019-05-24 07:57:52

量子通讯争议中,量子派和经典派各自有其优势和短板。量子派通过物理方法确保通讯的安全性,而经典派则依赖数学方法。量子派的宣传使其成为热门话题,但其短板在于信息传送速率低和不能包打天下。未来,量子通讯的发展取决于量子计算机的发展和使用者的需求。

量子通讯争议的双方是经典派和量子派,他们对保密通讯有两种不同的看法:经典派采用的是数学方法,赌的是你随便听、反正你解不了密;量子派采用物理方法,赌的是只要你偷听、我就能知道。最近几年,量子派在学术界的风头很劲,而经典派只能在网上搞些争议。

量子派的罩门在哪里?

成也萧何,败也萧何。天底下没有完美无缺的事情,有一利必有一弊,量子通讯也不例外,量子派同样是既有优点,也有缺点。在我看来,量子派一大优点是宣传搞得好,而最大的缺点是宣传搞得太好了。

量子派的优势

首先,量子通讯的宣传确实搞得好,这为量子通讯成为一个热门社会话题立下了大功。

贝尔不等式把量子力学的争论从哲学思辨领域带入了实验验证领域,BB84协议第一次给出了一种理论上的方法检验是否有人在偷听,这些都是了不起的理论贡献,其具体实现也是伟大的实验进展。

然而,自从在实验室验证了BB84协议,之后的发展都是直截了当的:试用不同的单光子源,或者换用纠缠光子源;提高单光子源或纠缠光子源的效率;用单光子干涉态替换偏振态;试用不同的单光子探测器并提高其效率;改用新的通讯协议(如诱骗态协议);延长量子通讯的距离。

但这些主要是工程方面的进展,以延长通讯距离为例,如果张三和李四能够在一个屋子里实现量子通讯,那么他们搬到马路对面的两个屋子里,在一个城市的两端,两个不同的城市,甚至一个在天一个在地,张三和李四采用的设备都不用变化,需要考虑的问题只是光信号的损耗——光纤通讯中光纤的吸收或者自由空间通讯中光的衍射和空气的吸收。其中确实有很多非常有挑战性的工程问题,但都难以算是科学问题,不知道为什么会那么引人注目。

量子通讯的短板

量子派当然也知道自己的短板,也在努力想办法。

例如,真正的高效率的单光子源(每次按需发射1个且只有1个光子)目前还没有实现,大多是用衰减脉冲激光束的方法近似实现,如果衰减足够大,就可以近似地看成单光子源,如平均每束光里只有0.1个光子,也就是说,每10次发射只有1次有1个光子,其他9次都是空的,那么100次发射才会出现1次有2个光子的情况(以此类推,1000次中有10次2个光子,1次3个光子,等等),如果觉得还不够,就让每束光里只含有0.01个光子(发射100次,只有1次有光子,其他99次都是空的)。

这样能够满足BB84协议的要求,但是传输效率太低。为了提高传输效率,就要提高每束光里的平均光子数,但是,一次发射出现多个光子的次数就会显著增多,为了抵御“光子数分离”攻击,才提出了诱骗态协议。简而言之,BB84协议是,0个和1个有显著的差别,有就是有、没有就是没有,谁都别想骗我;诱骗态协议是,1个和3个(随便说的一个数,只要这个数很小就可以了)也有些差别,王麻子拿走一个两个的,我还是能发现的。

在诱骗态协议里,每次发射的平均光子数仍然是1的量级(例如0.5或者0.7,绝对不是10或者100,丢了一个还是会有显著结果的),但是已经比0.1和0.01好得多了,而且也能够发现是否有人在偷听。

量子通讯的未来

既然最终的网络是混合网络,就有谁来主导的问题。

从量子派的角度说,如果在可预见的未来,真的搞出来能够破译RSA密码的量子计算机,虽然经典派还可以说,我只要简单加倍密码长度就可以了,但这肯定是量子派的巨大胜利:“看看,我跟你说过的!”这应该是最乐观的情况了,但是量子计算机的未来很有可能是很长的30年:再过30年,我就跟你说,只要再过30年,我就可以跟你说……(编者注:关于量子计算机,建议查阅文末“相关阅读”4和5。

)如果真的搞不出来量子计算机,就有些麻烦了。量子派和经典派的结合来自于使用者的要求,使用者偏向于哪一边,哪一边的力量肯定就大。如果没有这个外部的强制要求,量子派就很难了:转向?人家早就觉得你是鸡肋了,不一定想要。主导?这个难度太大了,人家可能说你什么都有了,最后还得我干活?

UUID: 68ff337c-1607-43d7-9fb3-f677dc077224

原始文件名: /home/andie/dev/tudou/annot/AI语料库-20240917-V2/AI语料库/返朴公众号-pdf2txt/2019/返朴_2019-05-24_量子通讯争议:量子派和经典派谁会笑到最后?.txt

是否为广告: 否

处理费用: 0.0076 元