量子密碼學

量子密碼學（英語：Quantum cryptography）泛指利用量子力學的特性來加密的科學。量子密碼學最著名的例子是量子金鑰分發，而量子金鑰分發提供了通訊兩方安全傳遞金鑰的方法，且該方法的安全性可被資訊理論所證明。目前所使用的公開金鑰加密與數位簽章（如ECC和RSA）在具規模的量子電腦出現後，都會在短時間內被破解。量子密碼學的優勢在於，除了古典密碼學上的數學難題之外，再加上某些量子力學的特性，可達成古典密碼學無法企及的效果。例如，以量子態加密的資訊無法被複製。又例如，任何試圖嘗試讀取量子態的行動，都會改變數子態本身。這使得任何竊聽量子態的行動會被發現。

簡介

量子密碼是一種基於量子力學原理的加密方式，使用了量子位元之間的交互作用和測量來保證資訊的安全性。與傳統密碼不同，量子密碼無法被破解，因為其基於的是量子物理的本質特性，而不是數學或演算法上的計算難題。

在量子密碼中，傳送方和接收方之間使用一對量子位元（Qubits）來加密和解密資訊。傳送方將要傳輸的資訊通過量子位元傳送給接收方，這個過程會通過一個叫做「量子隧道」的通道來完成。在傳輸過程中，如果有人試圖竊取資訊，就會導致量子位元的狀態發生變化，使得接收方能夠檢測到竊聽的存在。因此，量子密碼不僅可以保證資訊的加密安全，而且能夠檢測到是否有人試圖竊取資訊。

儘管量子密碼具有極高的安全性，但是它的實現和使用仍然非常複雜和困難。需要使用先進的量子技術和裝置來實現，並且需要進行嚴格的安全性驗證和測試。因此，目前只有少數專業人士和機構能夠使用和實現量子密碼。

量子金鑰分發

量子密碼學最著名且發展最完善的應用是量子金鑰分發。量子金鑰分發是利用量子通訊的方式，讓通訊雙方（Alice和Bob）彼此擁有共同的金鑰。在此方法中，即使竊聽者（Eve）可竊聽通訊雙方（Alice和Bob）之間所有通訊，竊聽者也無法學習到有關金鑰的資訊。這是因為Alice利用量子態來加密金鑰，當Eve試圖竊聽時，根據觀察量子態勢必造成量子態改變的特性，Alice和Bob會發現他們的通訊已被竊聽。此時，Alice和Bob就會放棄此次的通訊。一般來說，量子金鑰分發只用來傳遞古典對稱性加密所用的金鑰。

量子金鑰分發的安全性，可在不限制竊聽者的能力之下，嚴格被數學所證明，這樣的安全性通常被稱為「無條件的安全性」。但量子金鑰分發仍需要一些最基本的假設，包括量子力學的特性成立，以及Alice和Bob可對彼此的身分進行認證，否則可能遭受中間人攻擊。

量子金鑰分發可抵抗量子電腦的攻擊是基於物理法則，而不是像後量子密碼學是基於量子電腦尚未攻破的數學難題。

參考

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