利用量子通信实现数据安全

今天我们每天都在和数据打交道，因此数据的安全就变得非常重要。到目前为止，还没有绝对的信息安全，数据泄露的事情时有发生。

数据的丢失无外乎发生在两个地方，数据源和传输过程中。即使能够保证数据安全地存取，不被盗用，是否也能保证在传输过程中不被截获呢？这个问题换一种问法就是，是否存在一种密码从理论上说无法被破译呢？其实，信息论的发明人香农早就指出，一次性密码从理论上说永远是安全的。但这里面依然存在一个问题，就是信息的发送方如何将加密使用的密码通知接收方。如果密码本身的传输出了问题，加密就无从谈起了。

近年来，比较热门的量子通信技术便试图解决上述问题。

量子通信的概念来自量子力学中的量子纠缠（quantum entanglement），即一对纠缠的粒子，其中一个状态改变时，另一个状态也会改变。因此，利用这种特性可以进行信息传播。但是这仅仅在很有限的实验里被证实，离应用还很远。今天所说的量子通信实际上是另一回事，它是一种特殊的激光通信，在这种通信中，利用光子的一些量子特性，具体说是偏振的特性，来传递一次性加密的密码。当通信双方有了共同的一次性密码，而又不被第三方知道，可靠的加密通信就实现了。这个过程也被称为量子密钥分发（quantum key distribution，QKD），其原理是利用光子的偏振方向进行信息传递。在传递的过程中，发送方和接收方通过几次通信彼此确认偏振光方向的设置，实际上相当于双方约定好了一个密码，而这个密码只使用一次。

接下来就是通过调整偏振光的方向发送加密信息，而接收方在接收到信息后，则用约定好的密码解码。

在传输的过程中，如果中间有人试图检测光子的偏振方向，它原来的状态就会改变，信息就会产生错误。当接收方接收到带有大量错误的信息时，就知道有人试图截获信息，可以马上中断通信。由于密码只使用一次，根据香农的理论，只要密码足够长，它就是完全无法破译的。

但是，量子通信绝不像很多媒体说的那样是万能的，假如通信卫星真的被黑客攻击了，或者通信的光纤在半途被破坏了，虽然通信的双方知道通信过程出现问题，能够及时中断通信，不丢失保密信息，但是就不能保证信息被送出去了。就如同情报机关虽然抓不到对方的信使，却能把对方围堵在家里，不让消息发出。但不管怎样，量子通信还是给我们带来了加密通信的一种新选择。

量子通信的概念早在20世纪80年代就被提了出来，上述量子密钥分发协议也被称为BB84协议，其中84代表协议最后定稿的时间。从2001年开始，美国、欧盟、瑞士、日本和中国先后开始了量子通信的研究，通信的距离从早期的10千米左右发展到了今天的1000多千米。但是，要想进行长距离、高速度的通信，还有很长的路要走，离应用至少还有10年甚至更长的时间。