BB84协议与量子密钥分发的应用

濮荣强①

（芜湖职业技术学院 信息与人工智能学院，安徽 芜湖 241003）

0 引言

量子密钥分发QKD（Quantum Key Distribution）采用单光子为信息飞行载体，单光子无静止质量、属自旋为1的玻色子，具有离散化、测不准和态叠加的量子化特征.

BB84协议（BB84 protocol）使Alice与Bob收发双方可共享安全密钥，QKD在通信中并不传输密文，而通过量子信道将密钥交换给通信双方协商［1］.因单光子不可分割性与量子态不可克隆性，骇客Eve对信道传输的单光子态进行任何观测都产生了使Alice与Bob可检测的比特误差率，因无法鉴别比特误差率究竟是Eve引入还是由信道噪声产生，从而把比特误差率归结信道上骇客Eve存在，只能促使Alice与Bob放弃了本次不安全的共享密钥，这样骇客Eve也无法从信道上获得双方本次共享的通信密钥.Alice和Bob再重传输，直至筛后的密钥传输比特容错率低于界限标准，则可在量子信道交换此共轭编码的通信密钥，从而保证经典信道上密文通信的绝对安全［2］.在引入单光子不可分割与量子态不可克隆的基础上，运用量子态具有波动、叠加、观测而瞬坍的本征属性，以单光子为信息载体，通过对BB84协议与贝尔不等式（Bell inequality）［3］的详尽地讨论，实现量子隐形传态（quantum teleportation）的密钥分发，从而保证经典信道上密文通信的无条件安全.同时凝炼量子密钥分发应用与量子纠缠的特征，总结广泛认可的量子通信发展路线.

1 量子态不可克隆性

经典态可确定、可观测、可复制，而量子态却有波动、叠加、观测而坍缩的本征属性.经典态可克隆……