量子通信原理浅析(2)
时间:2023-10-04 20:00 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
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一、 引言 在人类社会中,通信扮演着至关重要的角色。如果没有通信,很难相信社会会发展。自古以来,为了迎合各个阶层的需要,如何实现及时、准确、安全的信息传递一直是人们想解决的问题。 1843年,塞缪尔•莫尔斯建起了从华盛顿到巴尔的摩之间长达64公里的电报线路,第二年5月,他在华盛顿国会大厦最高法院会议厅里,用他自己发明的电报机向巴尔的摩的艾尔弗雷德•维尔发送了世界上的第一封电报。自此,信息传递脱离了宏观物体的移动,通信方式发生了质的跨越。1876年,美国人贝尔发明了电话机,他用两根导线连接两个结构完全相同的在电磁铁上装有振动膜片的送话器和受话器,首先实现两端通话。1901年12月12日,马可尼用他的发报系统证明无线电波不受地球表面弯曲的影响,并第一次使无线电波越过了康沃尔郡的波特休和纽芬兰省的圣约翰斯之间的大西洋,距离为3381km。 在此之后,各种其它通信方式如通信电缆、光纤、通信基站、通信卫星等的普及,使通信的速度和距离达到了很高的水平。但是,越来越快的通信速度不仅带来了方便和快捷,还有大量信息的泄露和扩散。有些时候通信的双方并不希望有除自己以外的人知道通信的内容,而出于各种需要,又经常有第三方试图获取某些特定对象的通信内容。为了保证信息的安全,通信双方和第三方在信息的安全性上展开博弈,互为攻守。 想要保证通信内容的安全性有两种方法,一种是在通信双方之间架设一条专线,专线周边布满守卫,任何人都别想从这条专线上获取什么信息。这是从人员上保证了信息的安全,在这条专线中只要传递信息本身就可以了,就像沿途的警卫保证党和国家领导人的安全一样。可是这种方法想想也不可能大面积使用,那么是否有一种方法,同样能保证信息的安全传递,而又不用那么麻烦呢? 这个更好的方法就是给信息加密,就像把信息装在一个盒子里,只有通信的双方有钥匙,这样就只有持有钥匙的人才能打开盒子,获取信息的内容。问题似乎解决了,但是人的好奇心、想象力和创造力实在是不容小觑,这个方法也并不完美。就像路边有配钥匙的地方,最开始确实只有两个人有钥匙,但是别人会配钥匙啊,他又给这个盒子配了一个钥匙,那么他也能打开这个盒子,看完里面的内容再关上盒子,而通信的双方并不知道这人的存在。来自优W尔Y论W文C网WWw.YoueRw.com 加QQ7520,18766 直到1918年,美国数学家吉尔伯特·维那姆发明了一次性便笺密码,它是一种理论上被证明绝对无法破译的加密系统。既然已经无法破译,加密和破译的游戏好像到此为止玩不下去了。但是它要求用于加密的密钥长度与被加密的明文长度相同,而且密钥只能使用一次,用过以后就作废。这就需要很多很多密钥,而且产生大量随机密钥有困难,密钥分发安全性难以保障,密钥更新难度大,必须保证未使用的密钥本的安全,使用要求太多了,条件太苛刻,因此没有被大范围使用。 密码学是公认的比较难的学科,难就难在世界上有些人实在是太聪明了,创造了堪称巧夺天工的加密方式,又有着令人叹为观止的分析能力。加密和破译的过程,充满了智慧和想象力,涉及广博的知识面,又贯穿着博弈论的精神。比如希特勒在二战时期集结了那个时代世界上各个方面最顶尖的大脑,创造出号称永远不可能被破译的密码,而丘吉尔的破译团队同样是顶尖的大脑。在这种水平的破译能力面前,什么都不是秘密了。而另一门公认的比较难的学科是量子力学,难在大自然实在是深奥难测,蕴含在各种现象最深处的规律和人们的直观感受完全背离,充满了不确定性,使人难以理解。学习量子力学,甚至能改变人生观、世界观和价值观。而综合这两门难的要死的学科,就诞生了量子通信这个奇葩。 (责任编辑:qin) |