【科技：量子密碼學中的量子效應】
導語：通信，電話交談或電子郵件：任何通信都可以錄音。密碼學的目標，加密科學是為了使間諜的生活儘可能地困難。現代加密方法適用於隨機生成的一次性密鑰。但即使交換這樣一個密鑰也可以被截獲。補救措施提供量子效應：聽到竊聽者，它幹擾傳輸的信息，從而揭露。
安全問題在我們的生活中發揮著越來越大的作用 - 從防範恐怖主義到確保能源供應到道路安全。此外，信息可能是有價值的，必須加以保護，不僅包括工業和軍事機密，還包括訪問銀行帳戶等。但文檔可能落入壞人之手，竊聽手機並竊聽網際網路連接。在許多情況下，間諜不留痕跡。當一個秘密被背叛時已經夠糟了，但更糟糕的是，如果我們不了解這種背叛。
因此，也難怪的加密信息，稱為加密的科學，是幾乎一樣古老人類自身。在古希臘使用的斯巴達Skytale過程中，凱撒替換和二戰期間所扮演的著名Enigma密碼機起著重要作用。現代密碼系統由密鑰和算法兩部分組成。該算法描述了如何將密鑰應用於源信息。例如，在文本的情況下，算法可以是字母的替換，然後鍵將指示正在交換哪個字符。當使用隨機生成的密鑰時，獲得信息理論「unknackbare」加密，該密鑰與要自身加密的信息一樣長。
今天，通常假設間諜知道加密方法，即算法。因此，加密的安全性基於所使用密鑰的保密性。如果可以將相同的密鑰分發給兩個通信夥伴，此後稱為「Alice」和「Bob」，則可以安全地加密和解密消息。當然，通過這種「對稱密鑰分配」，必須確保密鑰不會落入間諜手中。從現在開始，我們想稱這個可能的竊聽者「夏娃」。
量子加密與經典密鑰分配之間的主要區別在於信息是在各個量子系統上編碼的，即所謂的量子比特。使用的載體是單個光子。另一方面，在經典傳輸形式中，信息以許多光子的脈衝編碼，脈衝的所有光子攜帶相同的信息。因此，夏娃可以取出強脈衝的一些光子來讀出信息。在量子密碼學中，每一點信息都位於一個光子上。這些光子不能簡單地轉移夏娃，因為那時他們永遠不會找到鮑勃而不能再成為鑰匙的一部分。
夏娃可以嘗試測量光子並獲取信息。但在這裡，你是被該法案挫敗的量子物理學。量子定律不允許在不影響量子態的情況下對量子態進行測量。同樣的法律禁止Eve生成相同的光子副本（「無克隆定理」）並對該副本進行測量以保持未被檢測到。每當夏娃試圖聽到鑰匙時，她都不可避免地會改變量子比特的量子態。這些更改在Alice和Bob之間的傳輸中顯示為錯誤。因此，Alice和Bob知道密鑰是否已被截獲，甚至在用於加密消息之前。
這是量子密碼學的新穎之處：它實現了基於量子物理定律的安全密鑰分發。如果涉及竊聽攻擊，則會通知通信夥伴，並且可以簡單地丟棄密鑰。由於只截獲了一個密鑰，因此秘密信息本身仍然是安全的。量子加密如何工作？為了存儲關於單個光子的信息，通常使用偏振態，即光子電場的振蕩方向。Alice以某些偏振態的形式對密鑰的經典比特值0和1進行編碼。在這種情況下，可以僅使用正交 - 即相互垂直 - 狀態，因為只有具有完全不同的測量的Bob可以再次讀出值0和1。一對這樣的正交狀態例如是水平和垂直極化（H / V基）。