兩位量子通信先驅(qū)斬獲圖靈獎量子信息科學(xué)獲最高認(rèn)可(2)

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2026-03-19 15:53:16 新浪財經(jīng)

BB84協(xié)議巧妙地利用了不可克隆定理和量子態(tài)的測量會擾動系統(tǒng)這兩個性質(zhì)。前者告訴我們，未知的量子態(tài)無法被完美復(fù)制；后者則表明，任何試圖觀測或測量量子系統(tǒng)的行為，都會不可避免地破壞它原本的狀態(tài)。

在實際通信中，按照BB84協(xié)議的設(shè)定，發(fā)送方（Alice）會將密碼信息編碼在單個光子上，并隨機切換不同的“濾鏡”進行發(fā)送。接收方（Bob）也只能隨機挑選“濾鏡”進行測量接收。如果在通信中途，潛伏的竊聽者（Eve）試圖強行攔截并測量光子，她的觀測行為必然會觸發(fā)“測量即擾動”效應(yīng)，從而在通信數(shù)據(jù)中留下不可磨滅的錯誤痕跡。事后，Alice和Bob只需核對一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)錯誤率異常飆升，就能立刻察覺竊聽并切斷通信。

BB84協(xié)議的思想火花源于斯蒂芬·維斯納提出的量子貨幣概念，利用量子態(tài)的不可復(fù)制性來制造無法偽造的鈔票。Bennett在一次會議期間向Brassard講述了這個想法，兩人隨后展開合作，并于1984年發(fā)表了“BB84 協(xié)議”。

這篇論文最初并未引起廣泛關(guān)注，許多人認(rèn)為量子力學(xué)距離實際通信系統(tǒng)太遙遠(yuǎn)。然而，Bennett和Brassard并沒有放棄。1989年，他們的團隊做出了一個由閃光燈和感光器組成的原型機，在32.5厘米距離上完成了人類歷史上首個量子保密傳輸演示。盡管只是一個初步的實驗，但這32.5厘米卻成了量子通信走向現(xiàn)實的第一步。

除了開創(chuàng)密碼學(xué)領(lǐng)域，Bennett與Brassard的工作還重塑了計算機科學(xué)的理論基礎(chǔ)。1993年，二人與合作者共同提出了量子隱形傳態(tài)協(xié)議，證明了借助量子糾纏與經(jīng)典通信的配合，可以在相距遙遠(yuǎn)的粒子之間“轉(zhuǎn)移”一個未知的量子態(tài)。1996年，他們又提出了糾纏提純的概念，展示了如何將易受環(huán)境噪聲干擾的、不完美的糾纏轉(zhuǎn)化為高質(zhì)量的糾纏。這些工作為構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)，以及最終實現(xiàn)跨越全球傳輸量子信息的量子互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。

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