量子黑客有多厉害_量子通信真的可以消灭黑客吗?

文章目录：

• 1、量子计算机有什么用？它是如何运作的？
• 2、量子通信很厉害吗，它是否有能被破译的一天？
• 3、但量子通讯真的是“气死黑客”的未来科技吗
• 4、全球首颗量子实验卫星将发射，"量子互联网"有多牛
• 5、量子计算机到底有多牛？
• 6、量子密码为何安全程度很高?难以攻破?

量子计算机有什么用？它是如何运作的？

当量子力学遇到电子计算机，量子计算机就诞生了。计算机的最小单位是一个比特。由于计算机是二进制的，这个比特要么是1，要么是0，没有其他选择，比如说信息。1010，包含四个比特，八个比特组成1B，1024B等于1K，1024K等于1M，1024M等于1G，以此类推。量子计算利用亚原子粒子的不可分性和不可复制性、量子纠缠和并行计算能力，比传统计算机更快地进行计算，并使用更少的能源。传统计算机使用晶体管（类似于开关）的特性，可以开启或关闭。

这个基本单位，我们称之为比特，在数学上可以用二进制的零和一表示。这就是计算机硬件最底层的信息表示。而量子计算机，是利用量子 "叠加"、"纠缠"、"干涉 "的物理特性，计算和设计硬件的。量子计算机需要特殊的算法来进行数学运算，与传统计算机的二进制相对应。我们知道，传统计算机的二进制计算依靠的是芯片中的晶体管，简单理解就是通电时为1，断电时为0。

现代计算机的晶体管虽然越来越小，为了提高计算能力晶体管只能不断叠加，集成度很高，但数量很大，需要消耗大量的能量，这就导致科学发展中的光子计算、生物、计算、量子计算等领域解决了摩尔定律造成的大量能耗和计算能力瓶颈问题。

量子计算机的运行原理与现有计算机完全不同，使其成为解决特定数学问题的理想选择，如寻找非常大的素数。由于素数在密码学中非常重要，量子计算机可能很快就能破解许多保证我们网上信息安全的系统。由于这些风险，研究人员已经在努力开发能够抵御量子黑客攻击的技术，而另一方面，基于量子的密码系统可能比传统的类比法更安全。

量子通信很厉害吗，它是否有能被破译的一天？

网络一直在报道关于量子通信保证通讯安全的新闻。并有消息传出“中国将在今年7月推出首个科学实验量子通信卫星。同时也将是世界首个。”如果量子通信技术成本降到足够低，未来也有可能进入民用甚至家庭使用。

那么什么是量子通信呢？量子通信的原理是什么？真正能保证我们的通讯安全吗？

在切入正题之前，先讲讲，国家如此推崇量子通信，对我们来说有什么用途？

据中国科学技术大学量子物理学家和教授潘建伟表示：“如果我们可以在不到十年的时间内创造出一个特殊的量子计算机或者量子模拟器，其计算能力要比传统的计算机快百亿倍之多。”

除此，量子通信在信息安全领域，不仅可以用于军事、国防等领域的国家级保密通信，还可以用于涉及秘密数据、企业机密、包括政府金融、电信、保险、证券、银行、工商、财政等领域和部门，而如果技术又正好成熟，未来应用市场前景将异常广阔。

那么，量子通信是一个什么概念？

简单来讲，量子通信就像一只绝对安全的保险柜。

从理论上讲，应用量子通信技术加密的信息是绝对安全，不会被监听或截取的。

量子通信干的事情并不是加密，而是把密钥分配给需要加密通信的用户双方，密文的发送仍然可以通过标准的通信手段来完成。而这个过程要保证的就是能够在A B两人之间实现密钥的分配，并且要保证分配过程中不会使未授权的第三方得到密钥的内容。

量子通信，保证信息安全传输的原理是什么？

整个量子通信的完成就是借助了量子力学的基本特性，简单的说可以说基于量子态不可克隆原理和海森堡测不准原理。

不可克隆原理

不可克隆定理(No-Cloning Theorem)说的是在量子力学中，不存在这样一个物理过程：实现对任意一个未知量子态的精确复制，使得每个复制态与初始量子态完全相同。

海森堡测不准原理

海森堡测不准原理，是德国物理学家海森堡1927年提出的。意思是说，任何一个人不可能以无穷精确度既知道1个粒子的位置，又知道它的速度。粒子位置的不确定性，必然大于或等于普朗克斯常数除于2兀，而测不准原理是量子理论中最根本的部分。

有了以上两个定理作为利器，我们就可以进行量子密钥分配了。

假设A发给B一个量子态，对于A是已知的，对于C是未知的。C想知道A发的是什么（C是无授权的第三方），那么直接的办法是C把A的量子态截下来，测量一下，但实际上是不行的。

A和B作为纠缠粒子，纠缠粒子决定AB收到信息

原因是： C截取了A的量子态并不可以精确复制，于是只能做单次测量，（若能精确复制，C就能复制无穷多个量子态进行测量，最终知道A说了什么）。

量子纠缠的作用速度至少比光速快10,000倍

当C开始做单次测量量子态之后，A发送的原始态会发生变化，B收到之后问A你发的是什么啊？B一确认，发现发生变化了，说明有人窃听了，我们分享的密钥不安全了，这就是窃听的发现。

保证安全性过程基本就是这样，实际上要复杂很多，包括安全漏洞的来源和防护，包括部分企业在做的量子攻防，就是解决实际过程的安全性的。

原子云能在距半米的两个状态叠加

简单的说，一、量子密钥分配不做通信，只分配密钥；二、量子密钥分配不主动防护窃听，而是被动探测窃听；三、量子密钥分配需要常规通信，无法超光速；四、窃听的探测基于量子力学的基本原理（不可克隆和测不准），所以叫做量子密钥分配。而量子通信，目前还不会被轻易破解

量子通信，由特殊领域转到民用，会是种什么样的体验？

2014年1月3日外媒报道：NSA将造“量子计算机”可破解任何密码

当然有利于，普通民众保护个人信息安全。比如量子计算机的出现。

量子通信产业发展

但是，据安司君了解的信息，量子加密的技术难度要远远小于制造量子计算机。如果真的产生民用级别的量子加密设备，zf应该更担心无法窥探到黑客及恐怖分子（包括异见分子）的通讯。

当量子计算机进入实用阶段的时候，将使得任何密钥在量子计算机面前都变得不堪一击。届时，无论安全系统、金融系统还是个人隐私，都必须强制升级，否则将彻底陷入混乱。当然，到那时候，应该有更强大的科技出现了。

但量子通讯真的是“气死黑客”的未来科技吗

量子通信只是用在加密通信领域，使得密钥分发在理论上绝对安全，但并不代表它可以阻止黑客入侵，它只是保证通信的安全，如果是电脑系统有漏洞一样是不安全的，就比如说一个协议是加密通信协议，而且使用了最新的量子加密通信，但是这个协议在解析上有漏洞，然后黑客用此协议发送了一段信息，这段信息中实际上包含了入侵代码来利用这个漏洞。在这里，实际上入侵代码本身也是用量子通信进行加密（因为它是用这个加密协议进行发送的），但是在接收方，通信过程没有任何问题，接收后对信息进行解析时却会触发漏洞，进而受到入侵。

全球首颗量子实验卫星将发射，"量子互联网"有多牛

量子通信是当前科技界炙手可热的前沿课题之一，全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士近日表示，全球首颗量子科学实验卫星有望在7月发射，这也是继2015年首发暗物质粒子探测卫星“悟空”之后，我国空间科学卫星计划的又一重要环节，同时潘建伟院士还透露，2016年下半年，“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网即将建成。届时，一个天地一体化的量子通信网络的雏形就形成了。展望量子通信前景，未来我国还将建设全球化的量子通信基础设施，形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统，构建基于量子通信安全保障的未来互联网，即“量子互联网”。

量子通信是当前科技界炙手可热的前沿课题之一，全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士近日表示，全球首颗量子科学实验卫星有望在7月发射，这也是继2015年首发暗物质粒子探测卫星“悟空”之后，我国空间科学卫星计划的又一重要环节，同时潘建伟院士还透露，2016年下半年，“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网即将建成。届时，一个天地一体化的量子通信网络的雏形就形成了。展望量子通信前景，未来我国还将建设全球化的量子通信基础设施，形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统，构建基于量子通信安全保障的未来互联网，即“量子互联网”。

潘建伟透露，该卫星已完成载荷正样产品、卫星平台正样产品研制、整星电测和热平衡试验，正在开展发射星集成测试、EMC测试、力学试验、磁测试等工作。简而言之，“就是卫星‘硬件’方面准备得差不多啦！”

在科学应用系统方面，现在已完成兴隆、南山、德令哈量子通信地面站的验收测试。此外，德令哈量子通信地面站与卫星有效载荷初样鉴定件的对接实验，阿里量子隐形传态实验舱验收也已经完成了。

卫星上天后，科学应用系统将在首席科学家的主持下，协调卫星和各大系统，实现预定科学目标。

“量子科学实验卫星的发射，表明中国正从经典信息技术的跟随者，转变成未来信息技术的并跑者乃至领跑者。”潘建伟说，“我希望它尽快走进每个人的生活，就像计算机曾经做到的一样，改变世界。”

美国科幻电影《蚁人》海报。对于公众最好奇的问题：什么是量子？潘建伟拿好莱坞电影《蚁人》举例：电影中，主角斯科特为了拯救世界，把自己无限缩小，最后进入的就是“量子世界”。它是微观世界里一个不可分割的基本个体。比如光，就是由大量光量子组成的。

量子通信“京沪干线”项目有望年底完成

量子具有许多不同于宏观物理世界的奇妙特性，若能掌握这些特性，则有望实现对信息处理能力革命性的突破。因此，量子信息被认为是全球下一代通信和计算机技术的基础性和战略性研究。

中国计划在2030年建成全球化的量子通信网络，因此在2011年启动了量子科学实验卫星的研制，2013年启动了光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目。

                                            量子通信概念图

京沪干线”项目是连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，中间还有合肥、济南等重要节点，全长2000余公里，属世界首例。它建成后将广泛用于金融、政务等领域信息的安全传输。潘建伟透露，这条“量子保密通信骨干线路”预计9月底完成全部应用系统交付，并开始全系统上线联调，年底完成项目总验收。

截至目前，项目已建设完成15个中继机房、1554公里主干线路光缆勘查和改造。其中，北京城域量子网络已经完成了部署和测试验收，全天候24小时连续运行，系统稳定运行时间已超过5000小时。下一步将进行上海接入网的施工建设和主干线二期的建设工作。

潘建伟说，如果说“京沪干线”像连接地面每个城市、每个信息传输点的“网”，量子科学实验卫星就像一杆将这张网射向太空的“标枪”。当这张纵横寰宇的量子通信之“网”织就，海量信息将在其中来去如影，并且“无条件”安全。

                            我国量子通信的发展路线图。

“无条件”安全的“量子互联网”有多牛？

量子通信，指利用光子的量子状态加载并传输信息。“从原理上来说，量子通信是无条件安全的通信方式。”潘建伟说，“由于作为信息载体的单光子不可分割、量子状态不可克隆，可以实现抵御任何窃听的密钥分发，进而能保证用其加密的内容不可破译。”

信息科技进一步发展面临着两大瓶颈，即计算能力瓶颈和信息安全瓶颈：一方面，随着半导体晶体管的尺寸接近纳米级，电子的运动不再遵守经典物理学规律，半导体晶体管将不再可靠，著名的“摩尔定律”终将失效；另一方面，芯片后门、光缆窃听、“棱镜门”等窃听与黑客攻击，以及超级计算机运算速度突破亿亿次每秒，使得信息面临着越来越严重的窃听和破译风险。“量子力学在百年来的发展过程中，已经为解决这些重大问题作好了准备。”潘建伟说。

潘建伟、陆朝阳等不久前在国际上首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源，综合性能达到国际最优，为实现基于固态体系的大规模光子纠缠和量子信息处理技术奠定了科学基础。

潘建伟领导的科研团队，除了在量子通信科研方面取得了突破性进展之外，还着力在量子计算与模拟、量子精密测量方面展开攻关。

量子计算利用量子态的叠加性质，可以实现计算能力的飞跃。比如，求解一个亿亿亿变量的方程组，利用亿亿次的天河二号需要100年。利用量子计算机则只需0.01秒。

据介绍，这将为解决密码分析、气象预报、药物设计、金融分析等大规模计算难题提供全新的方案。量子模拟机则可视为解决某些特定问题的“专用”量子计算机，可有效揭示一些复杂物理系统的规律。

“英国《自然》杂志在一篇文章中指出，在不久的将来，利用量子模拟揭示高温超导和高效氮固化等的机制，指导产业每年有望产生数百亿美元的直接经济效益，还可以为实现规模化的通用量子计算机奠定基础。”潘建伟说。

他还表示，量子精密测量可以实现对重力、时间、位置等物理参数的超高灵敏度测量，大幅度提升导航、定位、资源勘探和医学检测等的准确性和精度。

量子计算机到底有多牛？

一台300量子比特的计算机就可以容纳人类有文明以来到现在的所有东西，而且在量子领域有多东目前已经超出了人类的认知范围，你就说这玩意儿厉不厉害吧？所以爱因斯坦那句话形容的非常贴切，说这玩意老厉害了啊!咱说这个量子计算机为什么这么牛，正是因为量子的两个特性：一个是量子的叠加、一个是量子的纠缠态，你咋一听这两个字好像挺过瘾，但是世界上所有的科学家一提这两个字没有脑瓜子不疼的！所以说啊，今天你听听我跟你唠唠这个事儿啊！

首先什么叫量子？其实就是物理量里面最小的那个单位，就像原子电子这些小到不可分割的，就叫量子。那什么叫叠加态呢？说到叠加态，你就不得不提那个大名鼎鼎，颠覆人类认识的实验——双缝干涉。

以前这个科学家一直在争论一件事，就说这个光他到底是波还是粒子，大家各有各的说法，所以说最后决定用这个实验来验证一下，就是整一个挡板上面留两道缝，然后后边是一堵墙，如果是波的话，大家上学时候都学过，当这个波通过这个挡板的两条缝之后，会在后面形成两道波对吧，这两条波，互相干涉，就是波峰跟波峰叠加在一块儿，这个波峰会更高，形成一条亮线，然后这个波谷跟波谷叠在一块儿呢，会更更暗，啥玩意都没有，结果就是一明一暗一明一暗，形成一条斑马线，但是如果是粒子，就不一样了，就像一把枪，突突突，就是把散弹枪一样，那么肯定从右边这个缝过去的时候是一道线，左边这个缝过去的又是一道线，那应该是两道线。

这实验就是把散弹枪换成一把光子枪，就是把光最小的单位，光子的形式给你突突出去，按正常来讲，你打到后面其实就和彩弹枪一样，就应该两条线。但是，这个怪事就开始了，你突突完了之后，后面就给你打出一条斑马线，完事这科学家自个还在解释，肯定是这个光子打过去之后来回跑，然后来回蹦，蹦出这一墙斑马线了。这次给它调成点射，一枪一枪来，这就没得碰了，而且还好压枪。

结果万万没想到就一枪一枪点，点完了还是一条斑马线，所有人眼珠子溜直。我就不信这个邪了，我就非得看看，这一枪一枪，怎么就能点出个斑马线来，这个挡板前面就给你加了个电子眼检测镜头，这一看不要紧，所有的认知都被颠覆了，眼睁睁看着这光子一个一个从这个缝里面打过去，后边墙上他就是两条线，对吧！

所以说科学家说，我就说刚才这个实验做的肯定有问题，话还没说完，这个时候后面又变成了斑马线。我去，别说科学家了，我第一次听这个双方干事实验，我都崩了。这和我上学收手机不一样吗？老师观测我的时候我就在这学习，他不观测我的时候，我就在这儿玩儿，我多聪明呀，粒子是何德何能啊！死心的，木有生命，它脑子比我还聪明吗？所以目前为止我们只能理解为这个就叫量子的叠加态，它既是波，又是粒子，它自旋方向，既朝这边，又朝那边，它的位置，既在这儿，又在那儿，当我们不观测它的时，它这些状态，就像迷雾一样，混沌般的集合在一起，但是当我们观测它的一瞬间，其他的状态，瞬间就坍塌了，坍缩成目前你观测的这种状态。

咱再说说这个量子的纠缠态，两个量子，如果相互作用的话，那它就会发生关联，然后你把发生关联的两个量子，其中一个你拿火箭给他送到天上去，有多远，你送多远，哪怕送冥王星，然后你回过头观测其中一个，这个时候你观测的这个量子就会发生坍缩和变化对吧？比如说他是个电子，你看到它的自旋方向是向左，那个同时也会发生坍缩和变化，而且坍缩成向右旋转，来和这个向左旋转的进行呼应，并且这种变化和呼应是同时发生。比光速还要快。所以这个就叫量子的纠缠态，这也是量子计算机为什么这么牛，他的算力和储存能力是现有计算机的上万亿甚至上亿万亿倍，就是因为量子的这两个特性。

但现在用这些计算机呢靠的是晶体管的运算，所以说计算机的逻辑运算和语言只有1和0，就像刚才我说这点话话，咱可以用这个拼音字母一串给它表现出来，但计算机就要用一长串1和0，给他拼出来，你计算和表达的方式越复杂，你需要的，这个0和1，就越多，你需要的晶体管儿也多，所以说现在一块儿计算机芯片上能有多少亿个晶体管，但是量子比特，就不一样了，他有叠加态呀，它即使0又1，如果有三百个这样的量子比特，他们如何能表达出来的数据相当于多少个晶体管，你知道吗？相当于二的300次方个这个数有多大呢？你可以上网查也可以拿计算器按，但是我该跟你打赌这个数你看着它以后，你念不出来，因为你他就大到超出你的理解范围，但是我可以帮你形容一下。比如一张A4纸，它的厚度是0.1毫米，如果能把它对折100次的话，那么它的厚度就是0.1×2的100次方毫米。

想象一下啊！这个高度有多高，但是不管你说多高，我都说不好意思你想错了，你可以拿A4纸试一下啊！我折了几次，我折不动了，如果能继续折，折满十次的话基本就是10厘米左右，但是折到24次，多高？105米，三四十层楼，那么高1但是你折到30次多高呢？7100千米，臭氧层都干破了，如果你折到50次了，1.1亿千大连到金兴一个来回啊，抱团走不打表。

如果折到90次了，1500万光年，银河系直径的100倍。如果折满100次激动人心的时候到了兄弟们，137亿光年，宇宙大爆炸到现在总共才137亿年，就说有宇宙那天，光就开始跑到现在没跑到头，宇宙给你干了个透心凉，但是你别忘了，他前面还乘了个0.1毫米啊，但看，2的100次方比这个数还要大十倍，而且，在这个数字基础上往后翻一直翻到300次方，你瞅这个数有多大，我都不敢想，我脑瓜疼了，所以我才说，有人类文明以来，所有的可观测宇宙，这个计算器她都能存得下，因为它足够大，你看有很多科幻题材电影，像那个《黑客帝国》他就觉得人类很可能就活在一个庞大的计算机程序的啊！

量子密码为何安全程度很高?难以攻破?

被爱因斯坦称之为“神秘的远距离活动”的量子纠缠，是指粒子间即使相距遥远也是相互联结的。测量出一个被纠缠的光子，就可推算出另一个光子的性质。因为量子力学认为粒子的基本属性存在于整个组合状态中，所以由纠缠光子产生的密码只有通过发送器和吸收器才能阅读。窃听者是很容易被查出的，因为他 们不可避免地要扰乱光子的性质。实际上，这种密码具有自然规律。

以前也有过有关标准量子密码的论证。标准量子密码是指发送器创造和发送的由一系列光子组成的密码，这些光子有不同的偏振方向，分别代表计算机语言“0”和“1”。但从此以后就再也没有进展。很多时候微弱的波根本没有光子，而有时光波里的光子不止1个，技术高超的黑客能取其中的1个光子，窃取保密信息。

采用一对纠缠光子的量子密码，当其中一个光子被偷 走时很容易被监测到。光子纠 缠的过程会产生一个固有的随机密码，并允许使用更明亮的光波。这样就可以达到更快的传输速度、更长的传输距离以及更高的安全性。现在电子银行使用的数据密码有100个数位。破译密码需要将这么大的数位分解成小的2位数，工作量相当大，即使目前唯一的超级计算机也不可能在一个合理的时间内完成这种工作。然而，数学上的一个突破或高级程序的 发展有可能破译这些密码，由计算机系统支持的国家和个 人机密会立即受到威胁。

纠缠量子密码最基本的原理是，一个特殊的晶体将一个光子割裂成一对纠缠的光子。根据量子力学原理，光子对中光子的偏振方向是不确定的，同时代表着“0”和“1”的混合体。只有当其中一个光子被测量或受到干扰，这个光于才有明确的偏振方向并有特殊的减至于它代表“0”和“l”完全是随机的，但一旦它的偏报方向被确定，另外一个光子就被确定为与之相关的偏振方向。当在两端的检测器使用相同的设定参数时，发送者和接收者都可收到相同的偏振信息，也就是相同的数字。纠缠光子被吸收后，发送者和接收者就可在像电话线或因特网一样的公共渠道上讨论参数的设定。在发送者和接收者用不同参数读出的数据被去除后，他们就可有一个随机产生的数字，成为一个完全安全的密码编码、解读钥。