量子密钥分发不同于传统的密钥分发,由于是基于量子物理特性,因此需要有新的协议,其中最早的协议是BB84协议(1984年提出),这也是最经典的量子密钥分发协议之一。
想象一下两个人,爱丽丝想通过互联网等不安全的媒介向鲍勃传达一条秘密信息。由于互联网是公开的,任何人都可以拦截,因此必须开发一种特殊的加密方案,以便鲍勃只能使用特殊的“密钥”访问爱丽丝的信息。我们将重点介绍 BB84 算法,这是一种对称密钥分发算法,使 Alice 能够安全地将她的消息传达给 Bob。
整个过程需要两个通道:什么是量子通道和经典通道?经典信道可以是通信线,如电话线,可以是计算机互联网也可以是手机无线通信线路,经典通道编码了我们需要通信的实际内容。量子通信信道可以是一根光纤电缆(因为量子密码使用偏振编码实现)或者空中通道(空气中),我们可以通过它发送单个光子(光粒子)。偏振态用于表示量子比特。
由于整个分发协商的过程是动态的,因此我们用一个科普视频来说明: