量子密码摘要论文说明了量子密码的现实可行性与未来可行性，强调了量子密码比传统密码和公开密钥更加方便和安全，探讨了量子密码的理论基础与试验实践。

密码技术是信息安全领域的核心技术，在当今社会的许多领域都有着广泛的应用前景。

量子密码术是密码技术领域中较新的研究课题，它的发展对推动密码学理论发展起了积极的作用。

量子密码技术是一种实现保密通信的新方法，它比较于经典密码的最大优势是具有可证明安全性和可检测性，这是因为量子密码的安全性是由量子物理学中量子不可克隆性Heisenburg 测不准原理来保证的，而不是依靠某些难解的数学问题。

自从BB84量子密钥分配方案提出以来，量子密码技术无论在理论上还是在实验上都取得了大量研究成果。

关键词：密码学；量子；偏光器；金钥；量子密码；金钥分配目录1.密码学原理............................................................................................................. - 2 -1.1密码学概念...................................................................................................... - 2 -1.2对称密钥.......................................................................................................... - 2 -1.3公开密钥.......................................................................................................... - 2 -2.量子密码学原理.................................................................................................... - 2 -2.1量子密码学概念.............................................................................................. - 2 -2.2量子密码工作原理.......................................................................................... - 3 -2.3量子密码理论基础.......................................................................................... - 4 -2.4试验与实践...................................................................................................... - 5 -3.结论 ........................................................................................................................... - 5 -参考文献................................................................................................................ - 6 -1.密码学原理1.1密码学概念把一个加密系统采用的基本工作方式叫做密码体制。

构成一个密码体制的两个基本要素是密码算法和密钥。

一个密码体密码体制[1]通常有五部分组成：明文空间u；密文空间l；密钥空间k，k=<ke，kd>（ke是加密密钥，kd是解密密钥）；加密算法e；解密算法d。

明文m∈u，密钥k=<ke，kd>∈k，则加密c= （m）∈l，解密m= （c）∈u。

1.2对称密钥对称密钥要求加密密钥ke和解密密钥kd是相同的[1][2]，因此存在三大问题：一是对称密钥的管理困难性问题；二是密钥的传送问题；三是文件的数学签名问题。

1.3公开密钥基于对称密钥存在的三大问题，人们就提出了公开密钥机制，它解决了对称密钥存在的三大问题。

加密密钥ke和解密密钥kd是不相同的；加密密钥ke和加密算法e是公开的，解密密钥kd和解密算法只有解密人知道。

常用的公开密钥有：diffie-hellman 算法；rsa算法；ecc算法等[2][3]。

但公开密钥虽然解决了对称密钥存在的问题，但也有要求密钥比较长，加密速度比较慢等问题。

但现在流行的还是公开密钥。

2.量子密码学原理2.1量子密码学概念人们当目前大部分是透过光纤来快速和稳定传送大量的数据。

但也有在探索另一种方式——就是不通过光纤直接以光束来传送数据。

这样首先要保证传送数据资料的保密性，怎样才能安全地传送信息，这就是人们目前研究的量子密码学用物理学知识来开发不能被破获的亲的密码系统就叫量子密码，也就是说：如果不了解发送者和接受者的信息，该密码系统就是非常安全的。

“量子”的意义是指现实中物质和能量的最小单位的*最基本的行为；“量子理论”可以解释世界上存在的所有事物。

我们都知道传统密码依赖于一个数学难题，而量子密码与传统的密码系统的理论基础不同，它是一个全新的概念，它依赖于物理学的理论作为密码的安全模式，简单地说就是基于单个光子和它们固有的量子属性来研究开发比较先进安全的全新密码系统。

因为量子系统在不干扰系统的情况下是不可能测定该系统的量子状态的。

当然理论上说其他微粒行的，但研究发现光子具有密码学所需的最好特性，它们的应用相对较好理解和研发，同时光子又是非常好地最有前途的带宽通讯光纤电缆的信息载体。

2.2量子密码工作原理bennett和brassaed于1984年提出了这样的量子密码工作模式[4][5]：假设alice和bob两人想安全地传送秘密信息，首先用某种类型的模式alice发送给bob一个键把信息初始化，这个键是一个随意的位序列，也可能就是加密*数据信息的模式。

用一个特定的二进制位（0或1）来表示两个不同的初始值。

我们也可以假设这个键值传输的光子流是在一个方向上，用单个的数据位0或1来表示每一个光子微粒。

光子除了直线运动外，还可以以某种方式沿任意方向轴在360度的空间进行振动。

为简单起见（当然也没有影响结论），在量子密码系统中把这些振动状态分为4组模式：上、下振动模式；左、右振动模式；左上、右下振动模式、右上、左下振动模式，振动角度就沿光子的两极。

在系统中加入一个偏光器，偏光器是物理学上一种简单的过滤器，它允许预先规定的某种振动状态的量子毫无改变的通过，但其他震动状态的量子通过后就会改变状态。

现实中alice可以有允许这四种振动状态模式的光子通过的偏光器，她可以任意选择四种振动状态模式进行过滤，在直线和对角线之间转换她的振动模式来过滤随意传输的单个光子。

这时，就用两种振动模式中的一种表示一个单独的位1或0。

当bob接受到光子时，必须用直线或对角线的偏光镜来测量每一个光子位。

同时alice选择偏光器时是很随机的，他可能选择正确的偏光角度，也可能是错误的。

由heisenberg测不准原理知道：测量同一系统的两个属性时，测量其中一个必然影响到另外一个的准确性，这就说明不可能同时准确测量一个系统的两个属性。

这样不能确定每一个单独的光子会怎样，因为测量它的行为时我们改变了它的属性。

假设监听者eve在窃听传送的信息，甚至他有一个与bob相同的偏光器，但他面临着与bob同样的问题，需要选择对光子进行直线或对角线的过滤，这样他有一半的可能性他会选择错误的偏光器。

bob的优势在于他可以向alice 确认所用偏光器的类型。

而eve是不能做到这一点的，有50%的可能性他选择了错误的检测器，错误地解释了光子信息来形成最后的键。

同时，在量子密码系统中还有一道安全防范——入侵检测。

通过入侵检测alice和bob容易知道eve是否在监听他们，原理如下：假设alice采用右上、左下的振动模式传输编号为8818的光子给bob，但这时，eve 用了直线偏光器，仅能准确测定上、下振动模式或左、右振动模式的光子。

如果bob也用了直线偏光器，那么他会从最后的键值中抛弃这个光子。

但如果bob用了对角型偏光器，由heisenberg测不准原理，他可能测量是正确的，也可能测量是错误的。

因为eve 用错误的偏光器改变了光子的状态，即使bob用正确的偏光器也就要出错了。

bob一旦发现了eve监听行为，他们可以采取上面的措施，获得一个由0和1组成的唯一的键序列，来检查收到键值的有效性和安全性。

不妨假设最后的键值包含6000位二进制数字，alice和bob就是非常随机的从这些数字当中选出一个任意子集（比如100位），根据两种状态和数字状态（0或1），进行比较，如果安全匹配，就认为eve没有监听。

假如eve在监听，很容易就能发现，因为不被发现概率是万亿分之一。

一旦alice和bob发现有eve监听后将不再用这个键值，他们将在eve不可到达的安全信道上重新开始键值的交换，这样上述的比较活动可以在不安全的信道上公开进行。

如果alice和bob推断没有eve监听，他们用100位进行了测试键值是安全的，抛弃这100位键值，6000位变为了5900位。

因此，量子密码系统在公共的键值密码技术中是连接键值交换的一种相对方便而又非常安全的方法。

one-timepad（otp）理论的基础：alice和bob通常是在不安全的通信信道中传送信息的，其他任何人也可能监听。

alice告诉bob用哪个偏光器发送的光子位，但不是他如何两极化的光子。

她可能说：理论上采用直线模式发送8818号光子，不会说发送时是上、下振动模式；左、右振动模式；左上、右下振动模式、右上、左下振动模式。

这样bob知道了他是否用正确的偏光器接受了每一个光子。

然后alice 和bob就抛弃他利用错误的偏光器测量的所有的光子。

这样他们得到的是传输长度是原来一半的0和1的序列。

于是就形成了完全随机和非常安全的量子密码系统。

2.3量子密码理论基础传统的密码学的理论基础是数学知识，量子密码学的理论基础是量子力学，在量子密码学中用光量子传递数据和信息，此数据和信息不可能被eve任意插入和截取，在量子密码系统中用随机的序列（bit-strings）将信息数据流安全地进行编码和译码。