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在今天的信息时代，确保防止信息的泄漏，并保证其整体完整性和真实性是人们所迫切

需要的，除了制订相应的法律来保护敏感信息外，采用密码技术就是一种经济而有效的方法。

密码学包括两部分内容：一是加密算法的设计和研究；二是密码分析，所谓密码分析，

就是密码破译技术密码分析是研究破译的一门技术。也就是在不掌握密钥的情况下，利用密

码体制的弱点来恢复明文的一门学科。

什么是密码？简单地说就是一组含有参数k的变换E。设已知信息m（称作明文），通

过变换Ek得密文c，即：

c=Ek(m)

这个过程之为加密，参数k称之为密钥。加密算法E确定之后，由于密k不同，密文c

也不同。当然不是所有含参数k的变换都可以作为密码，它要求计算Ek(m)不困难，而且若

第三者不掌握密钥k，即使获得了密文c，他也无法从c恢复信息m，也就是反过来从c求

m极为困难。从密文c恢复明文m的过程称为解密。解密算法D是加密算法E的逆运算，

解密算法也是含有参数k的变换。通信双方一发信方，简称发方，另一方为收信方简称收方。

一.量子密码学的产生

20世纪初发生了两大物理学革命：相对论和量子力学。这两大革命把物理学的研究领域从

经典物理学的宏观世界分别扩展到了宇观世界和微观世界。

量子特性在信息领域中有着独特的功能，在提高运算速度、确保信息安全、增大信息容

量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限，于是便诞生了一门新的学科

分支――量子信息科学。它是量子力学与信息科学相结合的产物，包括：量子密码、量子通

信、量子计算等，近年来，在理论和实验上已经取得了重要突破，引起各国政府、科技界和

信息产业界的高度重视。

现有的经典信息以比特作为信息单元，从物理角度讲，比特是个两态系统，它可以制备

为两个可识别状态中的一个，如是或非，真或假，0或1。在数字计算机中电容器平板之间

的电压可表示信息比特，有电荷代表1,无电荷代表0。一个比特的信息还可以用两个不同的

光偏振或原子的两个不同能级来编码。量子信息的单元称为量子比特（qubit），它是两个

逻辑态的叠加态。经典比特可以看成量子比特的特例。用量子态来表示信息是量子信息的出

发点，有关信息的所有问题都必须采用量子力学理论来处理，信息的演变遵从薛定谔方程，

信息传输就是量子态在量子通道中的传送，信息处理（计算）是量子态的幺正变换，信息提

取便是对量子系统实行量子测量。

在实验中任何两态的量子系统都可以用来制备成量子比特，常见的有：光子的正交

偏振态、电子或原子核的自旋、原子或量子点的能级、任何量子系统的空间模式等。信息

一旦量子化，量子力学的特性便成为量子信息的物理基础，其主要的有：（1）量子态的叠加

性：量子信息可以同时输入或操作N个量子比特的叠加态；（2）量子相干性：量子干涉现

象成为量子信息诸多特性的重要物理基础；（3）量子纠缠性：N（大于1）的量子比特可以

处于量子纠缠态，对其中某个子系统的局域操作会影响到其余子系统的状态；（4）量子不可

克隆定理：量子力学的线性特性禁止对任意量子态实行精确的复制，这个定理和不确定性原

理构成量子密码术的物理基础。

二．量子密码

量子技术在密码学上的应用（量子密码术）分为两类：破译密码和构造密码（量子密码学）。

量子计算机用于破译密码：“重叠性”导致的超强的计算能力。目前的加密标准都是根据计

算难度为基础设计的。例如，RSA的安全性基于“大数的质因数分解非常困难”这一假定。量

子计算机由于具有强大的计算能力，可以轻而易举得找出质因子，从而实现破译密码。比

如，可以在几秒钟内分解RSA129的公钥，传统计算机则需要几个月。所以说，量子计算机

所能提供的巨大计算能力一旦变为现实，大多数现有加密技术都将不再有效。

现代必威体育官网网址通信原理是这样的：假定甲和乙要进行必威体育官网网址通信。甲采用密钥K（随机数）将她要

发送给乙的明文通过某种加密规则变换成密文，然后经由公开的经典信息通道传送给乙，

乙采用密钥K?通过适当的解密规则将密文变换成为明文。这个过程如果能够有效地防止任

何非法用户的窃听，那就是安全的必威体育官网网址通信。

按照密钥K和K?是否相同，密钥系统可分为对称密码（K＝K?）和非对称密码（K≠K?）。

数学上业已证明存在有不可破译的对称密钥，即Vernam密码或一次性便笺式密码，它要

求密钥应与明文一样长，而且仅能使用一次。这种体系