量子通信技术到底是哪种高科技呢？它又高在哪儿呢？其实，量子通信要解决的是通信安全问题。

在第二次世界大战期间，盟军可以打败纳粹德国的一个极为要紧是什么原因就是，英国的情报部门窃听并且破译了德军的电报。为了通信安全，大家想出了各种各样的加密办法，可惜的是，道高中一年级尺魔高中一年级丈，再厉害的加密算法，总有更聪明的人能想到破译的办法。

于是，科学家们就在想，能否从源头解决问题，也就是彻底杜绝窃听呢？

早期的电报机、今天的手机、有线电话、对讲机，它们其实都是借助电磁波进行通信。当我和你通过电磁波通信时，第三方接收者（窃听者）可以神不知鬼不觉地存在，并不会干扰我和你之间的通话。

就算是有线电话，也没办法预防被窃听。由于电磁波虽然被约束在了电线中，但窃听者仅需在电线上接一个分支出来就能偷听了。

所有些传统通信之所以会被窃听，重点是什么原因在于通信过程中，信息被复制了无数份。一束电磁波中，包括了万万亿亿个光子，每个光子都携携带一份信息。

譬如，目前我要你传送一句话：是金子总会发光的。

用电磁波通信的过程，就是你叫来一亿个快递员，让每个快递员都从你这里取一个“是”字，送出去。然后又叫来一亿个快递员，每一个人取一个“金”字送出去，就这么每次一叫就叫一亿个快递员。那样，窃听者在半路上拦截了几个快递员，抢走了物品，在这个过程中，发送方和接收方都是浑然不觉的，由于同样的快递员实在是太多了。

了解了传统通信中信息被窃听的原理，科学家们就想出了一个应付方案：每发一个字就只叫一个快递员（你可以把一个快递员就理解为是一个光子）。

每一个快递员从我这里拿走的物品就是独一份，没第二份。如此一来，假如有一个快递员中途被拦截了，那样接收方立刻就会发现收到的信息是不完整的，也就是窃听者只须一窃听，立刻就会被知道。

这就是量子通信的核心原理，讲出真的是一点都不高深。

但，单光子通信是标标准准的知易行难的事情，达成它是非常困难的。目前，全世界把这个技术做得最好的就是大家中国人。2016 年 8 月 16 日，国内成功发射了墨子号量子实验卫星，全世界第一个达成了在 500 公里高的太空轨道，把单个光子准确地打到地面的接收器上。

但，讲到这里，还只不过量子通信的核心原理，并非量子通信的全部。由于，要真的达成不被窃听，还有一个至关要紧的问题：在单光子通信策略中，有一个漏洞，假如一旦信息被复制，不就能窃取信息了吗？

万幸的是，科学家们发现了量子世界中的又一个神奇规律：量子不可克隆原理。要了解，一个量子的自旋态在没被测量之前，是处在不确定中的，只有被测量了之后才能确定下来。正是这个缘由，使得一个量子的自旋态永远也不可能被另一个量子克隆。你可以复制，但对不起，一旦你复制成功了，原始量子也势必被破坏。

回到那个快递的比喻，在量子的世界中，虽然你可以把快递员给拦截下来，但，你只须一打开快递盒，读取了里面的信息，那对不起，这个快递盒就被彻底破坏了。

正是由于有了量子不可克隆原理的存在，才使得单光子通信成为了绝对安全，从理论上来讲不可能被窃听的量子通信，它在将来的军事、国防和信息安全范围将起到巨大有哪些用途。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品作者： 科学声音

出品：中国科协科普部

监制：中国科技出版社公司、北京中科星河文化传媒公司

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