每周一书 篇六十九：量子通信到底是什么？

创作立场声明：每周一书。

平时我最喜欢读的就是科普书籍，大概是好奇心并没有随着年龄的增长而减退，当然，有时候也会被老婆大人学的无非是屠龙之术。比如， 讲量子物理的《上帝掷骰子吗？》。

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光的波粒二象性，不仅改变了基础物理，也让物理走入了玄学的门槛，观察会塌缩、平行宇宙等说法，如今都已经在电影中一一呈现，比如漫威宇宙，比如《彗星来的那一夜》。

但是在现实生活中，量子物理又会有怎样的变化呢？

直到近年来，墨子号的上天，量子物理以一种奇特的方式进入了大众视野。那么，什么是量子通信呢？

今天就给大家一起介绍这本《猫、爱因斯坦和密码学：我也能看懂的量子通信》。

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名字很长，但封面设计的很活泼，一如知乎的味道，用最简单的话解答最复杂的问题。

所谓猫，自然是指薛定谔的猫：

指将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就理应处于死猫和活猫的叠加状态。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔猫”。

而爱因斯坦与相对论与量子物理的纠葛就不用再说了，让我比较新鲜的还是密码学。

实际上密码学还和物流有着密切的关系。上图中俊美的先生叫马尼可，他因发明无线电报与改进无线电报的布劳恩，共同获得了1909年度诺贝尔物理学奖。
1895年，他将电磁波的传输距离提高到了105公里，也就是这个时候，他想到了根据电报密码来按发报机的电键以进行无线电报通信。1897年5月他第一次实现了9英里之间的无线电联系。1899年，又实现了横跨英吉利海峡之间的无线电通讯，这是人类第一次用电磁波传送信息，电文是：“你的来电收妥无误，而且很清楚。”1901年，他成功地从英国科尔努埃尔发出电报，越过大西洋上空，与加拿大纽芬兰建立了联系。

而密码学与计算机、图灵的故事也早已家喻户晓，但密码学怎么又和量子扯上关系了呢？这就牵涉到“非对称加密”。

传统密码学中，无论采用何种加密算法，都在默默遵循着一个思维定式：加密和解密是可逆的。也就是说，只要知道如何加密，就一定知道如何解密，反之亦然。这被称为“对称加密”。然而，世间还存在一种“非对称加密”（RSA）：我可以把加密方法向全世界公开（公钥），但解密方法（私钥）只有我一个人知道。谁想给我发信息，只需用公钥加密后发给我即可。别人只知道如何加密，但他不可能据此推出如何解密。

而量子通信实际上就是这个原理。我发的明文你可以知道的，但我的暗文是用纠缠的量子粒子，我这里说0，你那边说1，于是密码不被其他人知道，而量子由于观察而塌缩的原理，也使得一旦有人动手脚，则观察者马上知晓。一下子，量子通信成了牢不可破的密码。当然这里是为了讲解，实际上量子通信卫星“墨子号”用的是光子的偏振方向产生随机化的0和1（量子比特）。

而这种密码学，以后将直接用到各种信用体系里。这些变化我们或许没有感觉，但却十分必要。