量子密码技术：安全通信的福音
美国麻省理工学院量子机械工程学教授塞斯·劳埃德在世界经济论坛网站《2005全球议程》专辑上撰文说，量子力学为世界带来了晶体管和激光。量子计算技术将带来更大的进步，如真正安全的密码技术等。文章题为《量子大跃进》，全文如下：
我们正身处一个技术革命时期。由于工艺的灵敏性和精确性飞速发展，制造技术正在走向物理基本定律所允许的极限。量子力学是物理学的一个分支，它描述的是微观世界的基本原理。当机器元件小到原子尺度的时候，量子力学就变得越来越重要。量子力学以古怪闻名：如一个电子在任意给定时刻都可处在几种可能位置当中的任何一个位置。
量子力学的古怪特性给量子技术带来了难题。特别是，量子装置往往比普通尺度的装置对声音更为敏感。但量子力学的古怪特性也带来了机会：量子计算机能解决普通计算机所不能解决的问题；量子密码技术能提供不可破解的安全通信；而量子系统对声音的敏感性正好能够用于制造更强大的传感器和探测器。
在过去的十来年中，量子机械工程师们想方设法利用了量子力学的一些古怪特性。电子位置的不确定性对计算机的制造意义重大。传统数字计算机的工作原理是把信息分拆到其最小单位————比特，然后一次传输一两个比特。一个比特可代表两种不同的状态，传统上我们称之为0和1。在电子计算机中，一个比特用大量电子来代表：这里的10亿个电子代表1，那里的10亿个电子代表0。而在量子计算机中，只需用一个电子就可以标明一个比特：这里的一个电子表示1，那里的一个电子表示0。
到目前为止一切顺利：量子计算机用一个电子而不是几十亿个电子来表示一个比特。但根据量子力学原理，一个电子不一定非得在“这里”或“那里”：它可以既在这里也在那里！在古怪的量子意义上，这个电子同时代表“1”和“0”。能够同时表示两种情况的能力听起来非常奇怪，与我们的直觉不符。但这些量子比特拥有一些传统比特所没有的能力。建立在这种能力上的量子计算机的运算能力是传统计算机所无法企及的。例如，一台只有几千量子比特的相对较小的量子计算机能够破译现存的所有公用密钥的密码系统（公共密钥的密码系统保证网上银行和信用卡交易信息的安全）。
那些想保护他们密码的人还算幸运，目前还只出现容量不到10比特的量子计算机，暂时还未对电子商务构成威胁。但量子计算机的规模正在迅速扩大，再过一二十年，量子计算机可能真的会成为一种破坏信息交换安全的技术。还好，量子力学虽然对通信安全构成了威胁，它同时也提供了一个检测信息交换是否安全的办法。量子密码技术的原理是海森堡测不准原理中所包含的一个特性，即当有人对一个量子系统进行“偷窥”时，他同时也会破坏这个量子系统。
量子力学的古怪特性为新技术的开发带来了广阔前景。许多技术————如激光、晶体管、电子显微镜等————已经在社会上造成巨大影响。另一些技术————如量子计算机和量子密码技术————则正在造成影响。量子的古怪特性还会带来些什么样的影响呢？这是留给下一代量子机械工程师们的问题。
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