阅读笔记 -- 《量子纠缠》

04 秘密的纠缠

长期以来,与即时交流相矛盾的是对信息加密的要求,尽管一些空气中的交流,比如广播,我们并不在意被谁听到,但是这个时代,更多的时候,我们更想让我们的信息传达给合适的人,而且只传达给那个人。这就不难想象,当利用纠缠携带信息成为现实时,无论是那些起初因纠缠本身的神秘莫测倍感兴趣的人们,还是那些从事保密工作、防止别人窥探的人们——尤其是军方,会有着怎样惊喜的表情了。

现在常用的密钥系统的关键在于,要让接收方安全地得到密钥,尤其是二次加密技术中的公共密钥。第一个采用纠缠方案进行保密研究的科学家是阿图尔·埃克特,在他的如何检测窃听设想中,一种提供纠缠光子的中央源被用于向通讯链路的两段发射光子,每次测定前,两端的接受者将检测器随机地设定在A,B,C中的一个方向,根据选择的偏振角度进行测量得到0(有光子通过)或1(无光子通过)的结果。值得注意的是,两端的测量人员并不需要对各自的每次测定的角度和测量结果进行保密,这是因为,读数本身并没有意义,只有通过对比两端光子的偏振检测结果才能识别哪些光子仍然处于纠缠状态(比如两端是B0)——即没有被窃听。

问题是,实验中并没有信息的传递,密钥又是什么时候发送的呢?答案就是,埃克特的纠缠方案根本上解决了密钥窃听问题——不需要产生一个密钥,更不需要小心翼翼保存密钥,得之于纠缠关系的测量结果本身就是一种真正随机的密钥。更加巧妙的是,如果存在某种方式保存纠缠的光子,我们就可以控制密钥的产生时间——只有进行测定的时候密钥本身才产生,甚至如果卫星可以成为纠缠光子的中央源,那么远程纠缠便可以实现,这也是前一章提到的纠缠光子源的实验如此重要的原因。

Ziqiang Huang wechat
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