为什么量子密钥分发是绝对安全的？
为什么量子密钥分发是绝对安全的？
量子密钥分发（Quantum Key Distribution，QKD）是量子计算领域的一个重要应用，其中BB84协议是最著名的量子密钥分发方案之一。本文将探讨BB84协议理论上无条件安全的原因，以及在实际工程中面临的挑战。
BB84协议的安全性主要依赖于量子力学的基本原理，这是物理层面的安全，与基于计算复杂性的经典密码体制有着根本的不同。随着量子计算的发展，量子加密技术的重要性日益凸显，因为量子计算对现有的密码体制构成了极大威胁。那么，BB84协议的安全性具体依赖了量子力学哪几个原理呢？
不确定性原理
不确定性原理，也称为测不准原理，指出我们无法同时精确测量一个量子系统的所有属性。这意味着窃听者无法在不破坏量子态的情况下获取其全部信息。因此，任何试图窃取量子通信信息的行为都会立即被通信双方察觉，从而确保信息的安全性。
测量塌缩原理
当一个量子系统被测量时，其状态会立即塌缩到一个确定的值。这一原理防止了窃听者通过测量量子态来获取信息的可能性。因为一旦量子态被测量，其原有的信息就会丢失，窃听者无法从中获取任何有价值的信息。
不可克隆原理
不可克隆原理是量子通信安全性的核心保障。它指出，任何未知的量子态都无法被精确复制。这意味着窃听者即使截获了单光子的量子信息，也无法复制出完全相同的量子态。因此，量子通信中的信息传输具有天然的保密性，无法被复制或窃取。
到这里，BB84协议的理论安全性分析就告一段落。这些原理都可以进行非常深入的学术理论探讨，但由于我们更多关注的是工程实现层面的问题，所以目前先不展开讨论。
实际工程中的安全性
在实际工程中，无条件安全是否能实现呢？答案是不能。下图列举了二十二种针对离散型量子密钥分发设备（Discrete Variable Quantum Key Distribution，DV-QKD）的攻击方法。在后续的文章中，将从量子态的制备、传输和测量等方面一一介绍，分析这些安全风险是如何产生和解决的。