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最近我關(guān)注到一些關(guān)于量子安全直接通信的報(bào)道，請(qǐng)問(wèn)這是一種新的量子通信方式嗎？

答：不是的。所謂的“量子安全直接通信”聲稱(chēng)用量子態(tài)直接安全地傳送經(jīng)典信息。然而這并不是什么新的想法，事實(shí)上早在上世紀(jì)就已被國(guó)際學(xué)術(shù)界淘汰，只是后來(lái)被一些人重提并誤以為是新的發(fā)現(xiàn)。

量子通信包括量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)、量子密集編碼等應(yīng)用，基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信是最先進(jìn)入實(shí)用化階段的量子通信技術(shù)，因此，當(dāng)前人們通常所說(shuō)的實(shí)用化量子通信即是指量子保密通信。

量子密鑰分發(fā)協(xié)議最先由沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)和科學(xué)突破獎(jiǎng)獲得者Charles Bennett和Gilles Brassard于上世紀(jì)80年代提出，其革命性思想是利用量子態(tài)增強(qiáng)信息傳輸?shù)谋Ｃ苄裕驗(yàn)楦`聽(tīng)必然會(huì)擾動(dòng)量子態(tài)而留下痕跡。

在Bennett和Brassard最初的設(shè)想，就是用量子態(tài)直接傳送經(jīng)典信息[1]。然而，由于明顯存在的諸多弊端，這一設(shè)想并未被學(xué)術(shù)界接受。例如，如果直接將信息加載到量子態(tài)上傳輸和讀取，由于量子態(tài)非常脆弱，即便是在沒(méi)有竊聽(tīng)的情況下，信息在傳輸過(guò)程中的丟失就是一個(gè)相當(dāng)棘手的問(wèn)題；更何況還必須額外引入復(fù)雜的信道檢測(cè)手段來(lái)保證量子態(tài)沒(méi)有被竊聽(tīng)，等等。

Bennett和Brassard后來(lái)對(duì)他們的原始方案做了重要改進(jìn)：不用費(fèi)事去將信息本身加載到量子態(tài)上，而只用量子態(tài)產(chǎn)生共享密鑰，再用密鑰對(duì)信息進(jìn)行加密傳輸。這就是1984年提出的BB84協(xié)議[2]。量子態(tài)的特性可以確保密鑰的安全性，而用密鑰對(duì)信息進(jìn)行加密傳輸，是已經(jīng)成熟且被廣泛使用的經(jīng)典信息安全技術(shù)，因此整個(gè)量子保密通信的過(guò)程大為簡(jiǎn)化，效率大為提高。正是由于拋棄了把信息本身加載到量子態(tài)上傳送這一設(shè)想而改為只用量子態(tài)來(lái)傳送密鑰，量子保密通信才變得具有現(xiàn)實(shí)意義，成為最先進(jìn)入實(shí)用化階段的量子信息技術(shù)。

從上世紀(jì)九十年代到本世紀(jì)初，一些國(guó)外學(xué)者再次提出了用量子態(tài)直接傳輸經(jīng)典信息的方法[3,4]，但上述學(xué)者在這以后并沒(méi)有繼續(xù)這方面的工作。此后，國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)始跟進(jìn)[5,6]，雖然具體形式與之前國(guó)外學(xué)者的方案有所不同，但與量子保密通信相比，都存在效率低、成本高、有安全缺陷等缺點(diǎn)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，過(guò)去10年來(lái)在Nature、Science、Nature Physics、Nature Photonics、Physical Review Letters和Physical Review X這幾個(gè)高端國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表的論文中，主題詞為“量子密鑰分發(fā)”的論文有140余篇；而主題為“量子安全直接通信”的論文近10年僅有1篇。

A

參考文獻(xiàn)：

[1] G. Brassard, Brief History of Quantum Cryptography: A Personal Perspective, Proceedings of IEEE Information Theory Workshop on Theory and Practice in Information Theoretic Security, Awaji Island, Japan, pp. 19-23, 2005.

[2] C. H. Bennett and G. Brassard, in Proceedings of the IEEE International Conference on Computers, Systems, and Signal Processing pp. 175-179 (1984).

[3] L. Goldenberg and L. Vaidman, Phys. Rev. Lett. 75, 1239 (1995).

[4] A. Beige et al., Acta Phys. Pol. A 101, 357 (2002); 101, 901 (2002).

[5] F. -G. Deng, G. -L. Long, and X. -S. Liu, Phys. Rev. A 68, 042317 (2003).

[6] F. -G. Deng and G. -L. Long, Phys. Rev. A 69, 052319 (2004).