量子通信概念股有哪些？量子通信产业化进展积极

目前最为广泛应用的密码体制是1977年由Ron Rivest、Adi Shamir 和 LeonardAdleman 一起提出的公钥加密算法，算法基于一个十分简单的数论事实：两个大素数相乘十分容易，但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。

公钥体系的原理为：用户A有一对密钥对，分为公钥和私钥，这对密钥对是唯一的，是通过对一个巨大的素数进行因数分解所得。当用公钥加密过的信息，只能使用与它配对的私钥来解密，反之亦然，私钥加密码的信息也只能用公钥来解密。这样，A从认证体系生成密钥对后，把它的私钥保存好，把公钥公开出去，当一个用户B要与A通信，又想确保数据安全时，就可以使用A的公钥来加密信息，再把密文传给A，因此这个世界是只有A手中的私钥才能对这个密文进行解密，这样就确保了信息的安全。

然而人们并没有完全证明破译的运算量是现有技术所无法完成的，例如，1977年，美国给出一道数学难题，其解密需要将一个129 位数分解成一个64位和一个65位素数的乘积，以当时的计算机需要用4046年，但到1994年，只需用8个月即能解出。

计算机的计算能力以指数爆炸的形式增长，目前世界上最快的超级计算机每秒可执行12.5亿亿次浮点计算、系统有1000万个核，它在一分钟里可以完成的计算量，相当于全球72亿人用计算器不间断地计算32年。

1.2 传统加密方式将被量子计算机解密

在分布式计算和量子计算机理论日趋成熟的今天，加密安全性更是受到了极大挑战。在1994年，Peter Shor就发明了一个量子算法(Shor算法)，它展示了一个足够大的量子计算机，在理论上是能够把质因数分解的时间复杂性降到多项式的时间。如果能把解密复杂度变成多项式的时间，那么基于任何模型下的大数，都能够很“轻易” 地被破解。

那么不需要等待多年后计算能力的进一步提高，密钥将被轻易破解，因此过去的公钥加密在理论上已不再安全，公钥体系面临崩溃。

2017年7月21日，美国斯坦福大学物理学教授张首晟及其团队在《科学》杂志上发表了一项重大发现：在历经80年的探索之后，他们终于发现了“马约拉纳费米子”(Majorana fermion)的存在。1937年意大利物理学家埃托雷·马约拉纳预言，自然界中可能存在一种与其反粒子完全相同的特殊粒子，也就是马约拉纳费米子，由于其反粒子就是本身的特殊性质，使其拥有非常理想的稳定性，对于实现稳定的量子计算具有非同一般的重要意义。

与传统计算机不同，量子计算机将通过量子比特(quantum bits)传输数据。量子比特呈现为量子状态，它们能够同时既是0又是1。问题是，科学家很难找到一种能够充当量子比特同时又不容易与附近物质互相作用——这种相互作用将破坏量子系统——的粒子。但马约拉纳费米子可以解决这个难题。

“马约拉纳费米子”的发现将大幅推进量子计算机的研发进程，传统通信加密方式将面临最强之矛——量子计算机的挑战，而作为量子理论上不可破解之盾——量子通信技术，已经在各个专用领域逐步推广，预计将在解密危机到来之前占领全球万亿级的通信市场。

量子通信技术——防止窃听的无懈之盾

2.1 什么是量子

量子，并不是一种具体粒子，而是物理学中基本能量粒子的统称。量子的观点认为分子、原子、电子等微观粒子都是量子的表现形态。所以世界万物可以说都是由量子构成，如一束光中就可以包含上万亿个光量子。

19世纪物理学家提出的量子概念指出，微观世界中量子是能量的最小单位，不能再分。量子之于万物，就像像素之于数字图片。目前的量子通信，本质上仍然是光通信，可以基于光纤传输，也可以基于自由空间的无线传输。

对于光子，或者说光量子，在具有粒子性的同时也具有波动性，即光也是一种电子波，具有特定的振动方向，在传播过程中具有偏振特性，而这个特性将被应用于本文的量子通信。

2.2 什么是量子通信