札记

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假设你有一个极其复杂的系统,比如一个分子,它有几百几千个电子。用普通计算机去精确模拟它,计算量会爆炸增长——甚至穷尽整个地球的计算资源都不够。 但这不是因为我们的程序写的不好,而是因为这个量子系统的解空间实在太大。1981年,物理学家理查德·费曼提出了量子计算机的概念:即既然经典计算机不能高效模拟量子系统,那么不妨就用量子系统本身来完成这个任务吧! 在此之后,这一使用大自然规定的微观物理规律来进行计算的想法,逐渐发展成了一个独立的研究领域——量子计算。它为我们提供了全新的计算工具,能够解决一些经典计算机无法高效处理的问题。
*计算安全性*: 破解该加密需要远大于窃听者拥有的计算能力或者该破解过程等价于某已被理论证明复杂的数学问题。比如常用的RSA方法便是基于大数分解问题复杂这一理论事实之上, 然而1994年Shor提出基于量子计算的大数分解算法, 成功将大数分解变成可有效快速求解的问题。 *无条件安全性*: 即便给予窃听者无限的计算资源, 任意破译算法仍旧不能有效破解该加密系统。
使用*一次一密*。这包含三点要求: + 密钥长度与明文长度相同。 + 密钥只能使用一次。 + 密钥必须是真正随机的。 现实世界为何不使用一次一密? + 密钥管理庞大:因为密钥长度与明文长度相同,因此无论是生成抑或存储,都资源消耗巨大。并且,双方的密钥必须完全同步,否则相错任意一位都会解密失败。 + 密钥分发困难:需要以绝对安全的方式传输密钥。然而,若该方式绝对安全,为什么不直接明文传输?
量子不可克隆原理:不可能构造一个能够完美复制任意未知量子态的装置。简单而言,只有测量量子态才能获得原量子态的部分信息,但测量这一行为必然改变量子态。
前提要求是,经典信道可以被监听但不能被篡改。
+ 显然他有 50% 的概率选对基底,这些选对的光子会测量得到正确的结果。 + 注意发送的不是测量结果,而是测量基