量子信息中的密碼學是什么原理

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密碼學是指用密碼學中的量子編碼與加密技術用來編碼密鑰,使得信息在傳輸過程中能夠安全地傳遞,傳遞的可靠性越高,傳輸?shù)乃俣仍娇?,需要的密鑰量越多。所以現(xiàn)在各國都建設了大量的量子計算機,加快量子信息革命的步伐。

量子信息技術是指用量子比特構建量子通信和量子計算的技術。量子通信是利用量子比特的糾纏特性進行的物理連接。量子計算是利用量子比特來構建或測量數(shù)字計算機,即可以用來計算一個數(shù)值矩陣的不同元素之間的乘積。

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密碼學是指用密碼學中的量子編碼與加密技術用來編碼密鑰,使得信息在傳輸過程中能夠安全地傳遞,傳遞的可靠性越高,傳輸?shù)乃俣仍娇?,需要的密鑰量越多。所以現(xiàn)在各國都建設了大量的量子計算機,加快量子信息革命的步伐。量子信息的意義量子信息學有著廣闊的應用前景。量子信息技術不僅可以在通信領域突破ppt信息技術。當前絕大多數(shù)信息科學研究機構都在攻克信息的通信問題,但是單兵硬件和軟件處理能力都還太弱,另外軟件定義能力也不夠,在人工智能領域的應用也有較長的路要走。

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如果量子信息與量子技術相結合,它將為量子通信和量子計算的應用打開一條嶄新的通道?,F(xiàn)在我們已經(jīng)實現(xiàn)了以下幾點:(1)量子密鑰生成等量子密鑰生成采用量子密鑰交換方法來保證加密通信安全。量子密鑰是用來保證加密通信傳輸安全的重要特征。量子密鑰是一種量子態(tài)。量子密鑰的生成過程很簡單,以量子比特(qubit)為例,加密第一步是先通過相鄰兩個量子比特去自旋和自旋0來控制量子比特隨機偏轉900-1000圈,每圈總粒子數(shù)為一種情況,若兩個量子比特完全一樣那么則生成一個新的量子比特;若粒子數(shù)不同則生成兩個。

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除了生成每個量子比特需要耗費的代價外,還要對量子比特自旋與偏轉的概率進行解決。因此,這個密鑰的生成和存儲要比人工來算起來容易的多。雖然這個生成密鑰的過程對于理論物理和實驗物理要求都比較高,還需要使用磁子做量子測量和量子計算的容錯機制等技術成熟的理論物理基礎。但從量子通信等多個應用來看,無論是其生成密鑰還是存儲密鑰,都是可靠的?;谕瑯拥纳珊痛鎯υ砗透怕试?,現(xiàn)在的許多民用量子密鑰交換標準已經(jīng)可以滿足實際應用要求。目前基于碳納米管的標準就已經(jīng)被認為是量子通信國際標準。(2)量子密鑰共享現(xiàn)在已經(jīng)有很多大學在研究各種量子密鑰共享算法,其中以qsa算法最為著名。

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該算法由大名鼎鼎的量子霍爾效應和單射技術提出,使用了微觀態(tài)被量子態(tài)量子位編碼以及靜態(tài)量子態(tài)的概率原理?;趯α孔討B(tài)與量子位粒子轉移概率的計算與統(tǒng)計分析,目前該算法已經(jīng)獲得了較大成功。該算法從量子通信問題經(jīng)過實驗驗證發(fā)展至今已近30年。量子通信問題在人工智能和網(wǎng)絡安全等領域被廣泛的研究,已經(jīng)有了足夠多的論文供該領域的研究者審閱。

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