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密码，最重要的作用无疑是保护信息和资料的安全。因此，密码的安全性是专家们一直追求的主要目标。而现在常用的标准加密方式是用一串随机数字对信息进行编码。但这种加密方案有一个致命的缺陷——就是这种密码在被窃听破解时，不会留下任何痕迹，合法用户无法察觉，还会继续使用同一个地址储存重要信息，损失就会更大。为此，一种真正无法破译的、最安全的密码应运而生了。
它就是世界上最安全的密码——“量子密码”。
密码术的发展史
古希腊的斯巴达人将一条1厘米宽、20厘米左右长的羊皮带，以螺旋状绕在一根特定粗细的木棍上，然后将要传递的信息沿木棍纵轴方向从左至右写在羊皮带上。写完一行，将木棍旋转90度，再从左至右写，直至写完。最后将羊皮带从木棒上解下展开，羊皮带上排列的字符即是一段密码。这就是历史上记载的人类最早对信息进行加密的方法之一。
后来，人们渐渐开始利用数学计算方法，用复杂的数字串对信息进行加密。然而，再复杂的数学密钥也可以找到规律。第一台现代计算机的诞生，就是为了破解复杂的数学密码。随着计算机的飞速发展，破译数学密码的难度也逐渐降低。
1918年，美国数学家吉尔伯特·维那姆发明了一种被人们称为“无懈可击的密码”的一次性密码。他用毫无规律可循的数字或字母来替代一段情报中的若干个字，而在以后发送情报时，不再重复使用这一套数字和字母随机编排的程序。
这种密码使用方式有明显的弱点。每次发送情报，都需要重新编排一套加密和解码的程序，不便于操作；而且，每次发送情报时，都需要把这套程序同时发送给指定的接收者，否则，就没有解码的钥匙，而这把解码的“钥匙”也需要进行加密和解码的设置，这样，又出现了一把新的“钥匙”…”
第二次世界大战期间，纳粹德国就是用这种为“钥匙”加密再设置“钥匙”的多重加密方式传送情报，以为这是万无一失的。结果，一次重复使用了同样一把“钥匙”的疏忽，使得极有耐心的英国情报人员破译了德国人一连串的情报，在战场上夺得了主动权。
密码大战逼迫人们不得不向科技顶端寻找信息的安全保障。几乎在第二次世界大战的战争硝烟飘散后不久，各国的科学家就不约而同地打起了物理学的主意。于是，最安全的密码悄然地诞生了。
最安全的密码——量子密码
在现有的各种以科学理论为基础的密码中，没有哪种是解不开的。而且，计算机技术的发展在使密码术更复杂的同时，也降低了破译密码的难度。不过，在量子理论支配的世界里，这一切将会完全改变。
量子密码学的理论基础是量子力学，而以往密码学的理论基础是数学。与传统密码学不同，量子密码学利用物理学原理保护信息。首先想到将量子物理用于密码技术的是美国科学家威斯纳。威斯纳在“海森堡测不准原理”和“单量子不可复制定理”的基础上，逐渐建立了量子密码的概念。
量子力学是随机性的取之不竭的源泉。这种随机性非常特殊，无论多么聪明的窃听者，在破译密码时都会留下痕迹。最令人惊叹的是，量子密码甚至能在被窃听的同时自动改变!无疑，这是一种真正安全的、不可窃听不可破译的密码。
量子密码最基本的原理是，一个特殊的晶体将一个光子割裂成一对纠缠的光子，可称为“量子纠缠”。根据量子力学原理，光子对中光子的偏振方向是不确定的，同时代表着“0”和“厂的混合体。只有当其中一个光子被测量或受到干扰，这个光子才有明确的偏振方向并有特殊的减幅。它代表“0”和“1”完全是随机的，但一旦它的偏振方向被确定，另外一个光子就被确定为与之相关的偏振方向。当在两端的检测器使用相同的设定参数时，发送者和 接收者都可收到相同的偏振信息，也就是相同的数字。纠缠光子被吸收后，发送者和接收者就可以像在电话线或因特网一样的公共渠道上讨论参数的设定。在发送者和接收者用不同参数读出的数据被去除后，他们就可有一个随机产生的数字，成为一个完全安全的密码编码、解读“钥匙”。
我们也可以这样描绘科学家们关于“量子密码”的设想：由电磁能产生的量子(如光子)可以充当为密码解码的一次性使用的“钥匙”。每个量子代表1比特含量的信息，量子的极化方式(波的运动方向)代表数字化信息的数码。量子一般能以四种方式极化，水平的和垂直的，而且互为一组。两条对角线的，也是互为一组。这样，每发送出一串量子，就代表一组数字化信息。而每次只送出一个量子，就可以有效地排除黑客窃取更多的解密“钥匙”的可能性。比方说，现在有一个窃密黑客开始向“量子密码”动手了，我们就可以看到这样一场有趣的游戏：窃密黑客必须先用接收设施从发射出的一连串量子中“吸”去一个量子。这时，发射密码的一方就会发现发射出的量子流出现了空格。于是，窃密黑客为了填补这个空格，不得不再发射一个量子。但是，由于“量子密码”是利用量子的极化方式编排密码的，根据量子力学原理，同时检测出量子的四种极化方式是完全不可能的，窃密黑客不得不根据自己的猜测随便填补一个量子，这个量子由于极化方式的不同很快就会被发现。RSAhn密法被敲响淘汰的“警钟”
在量子力学的学术研究领域耕耘了20多年的两家公司，已经利用量子力学的原理创造出迄今为止世界上最安全的计算机加密法。
Id Quanhque公司前不久推出了一种量子密码系统，而Magi Q技术公司也计划将在最近时间内发布类似的量子密码系统。用这种密钥加密的任何电子邮件、电话金融交易都将是非常安全的。
在全球加密算法领域位于领导地位的美国RSA安全公司的首席科学家伯特·卡里斯基说：“如果你希望将某种信息保密10-30年，那么你就需要使用量子密码。”
RSA加密法是目前最先进的加密技术，它允许两个人之间使用公共密钥和私有密钥通过Internet互相传送秘密的信息。破解RSA极其困难，但是今天的超级计算机用几年的时间还是可以做到的。
随着计算机速度的提升，RSA的加密技术也在不断地改善，但是如果科学一旦开发出量子计算机，那么RSA加密就彻底失去了作用。硅晶体管的状态要么是开要么是关(分别表示1或者0)，而量子计算机中的电子却能在同一时刻展示出两个不同方向的偏转，因此能够同时表示两个值。与目前的超级计算机相比，采用这种叠加原理的计算机的运行速度将呈现指数级的增长。量子密码的未来颇为可观
目前，量子密码的全部研究还在实验室中，没有进入实用阶段。科学家们已经在量子密码的相关研究中取得了一定进展，能在光纤中传递量子密码。由于光子密钥在光纤中传输时容易消耗，量子密码长距离通信的难度较大。目前，实验中的量子密码的最大传输距离没有超过100公里。
除了最初利用光子的偏振特性进行编码外，现在还出现了一种新的量子密码的编码方法——利用光子的相位特性进行编码。在长距离的光纤传输中，光子的偏振性会退化，造成误码率的增加。与偏振编码相比，相位编码的好处是对光的偏振态要求不那么苛刻。
任何一项科学研究，目的都是为了能够服务于人类社会。“量子密码”技术要达到可以普遍应用的目的，还需要科学家们去奋力攀登耸立的科学高峰。
要使这项技术可以操作，大体上需要经过这样的程序：在地面发射量子信号——通过大气层发送量子信号——卫星接收量子信号并转发到散布在地球各个角落的指定接收目标。这项技术面对的挑战之一，就是大气层中的空气分子会把量子一个个弹射到四面八方，很难让它被指定的卫星吸收。因此，量子密码的传输距离就无法实现质的飞跃。
另外，研究人员还有一道科技难关需要攻破。信息的传递，需要最快的速度，但在目前，接受加密量子流的单量子装置必须在低温冷却的状态下，但低温状态却无法保证传递加密量子的速度。为此科学家已在抓紧研究一种办法，力争使单量子装置在正常温度下可以使用。据推测，这项研究在未来几年内就可以见到成效。
在一些前沿领域，量子密码技术非常被看好，很多针对应用的实验正在进行。比如，美国的BBN多种技术公司正在进行一项研究实验，他们把“量子密码”引进了因特网，并加紧研究一种名为“开关”的设施，以便用户可以在因特网上川流不息的加密量子流中接收属于自己的密码信息。这就如同给了用户一面镜子，用户可以从自己手里的镜子中得到弹射给他的那个密码，而不再需要为其安装一条条线路。
目前，人们要想做到有效地制备和操作量子体系的量子态还是十分困难的。人类在20世纪能够精确地操控航天飞机和搬动单个原子，但却未能掌握操控量子态的有效方法。在21世纪，我们应积极致力于量子技术的开发，推动科学和技术更迅速地发展。
(编辑／张蕙)
它就是世界上最安全的密码——“量子密码”。
密码术的发展史
古希腊的斯巴达人将一条1厘米宽、20厘米左右长的羊皮带，以螺旋状绕在一根特定粗细的木棍上，然后将要传递的信息沿木棍纵轴方向从左至右写在羊皮带上。写完一行，将木棍旋转90度，再从左至右写，直至写完。最后将羊皮带从木棒上解下展开，羊皮带上排列的字符即是一段密码。这就是历史上记载的人类最早对信息进行加密的方法之一。
后来，人们渐渐开始利用数学计算方法，用复杂的数字串对信息进行加密。然而，再复杂的数学密钥也可以找到规律。第一台现代计算机的诞生，就是为了破解复杂的数学密码。随着计算机的飞速发展，破译数学密码的难度也逐渐降低。
1918年，美国数学家吉尔伯特·维那姆发明了一种被人们称为“无懈可击的密码”的一次性密码。他用毫无规律可循的数字或字母来替代一段情报中的若干个字，而在以后发送情报时，不再重复使用这一套数字和字母随机编排的程序。
这种密码使用方式有明显的弱点。每次发送情报，都需要重新编排一套加密和解码的程序，不便于操作；而且，每次发送情报时，都需要把这套程序同时发送给指定的接收者，否则，就没有解码的钥匙，而这把解码的“钥匙”也需要进行加密和解码的设置，这样，又出现了一把新的“钥匙”…”
第二次世界大战期间，纳粹德国就是用这种为“钥匙”加密再设置“钥匙”的多重加密方式传送情报，以为这是万无一失的。结果，一次重复使用了同样一把“钥匙”的疏忽，使得极有耐心的英国情报人员破译了德国人一连串的情报，在战场上夺得了主动权。
密码大战逼迫人们不得不向科技顶端寻找信息的安全保障。几乎在第二次世界大战的战争硝烟飘散后不久，各国的科学家就不约而同地打起了物理学的主意。于是，最安全的密码悄然地诞生了。
最安全的密码——量子密码
在现有的各种以科学理论为基础的密码中，没有哪种是解不开的。而且，计算机技术的发展在使密码术更复杂的同时，也降低了破译密码的难度。不过，在量子理论支配的世界里，这一切将会完全改变。
量子密码学的理论基础是量子力学，而以往密码学的理论基础是数学。与传统密码学不同，量子密码学利用物理学原理保护信息。首先想到将量子物理用于密码技术的是美国科学家威斯纳。威斯纳在“海森堡测不准原理”和“单量子不可复制定理”的基础上，逐渐建立了量子密码的概念。
量子力学是随机性的取之不竭的源泉。这种随机性非常特殊，无论多么聪明的窃听者，在破译密码时都会留下痕迹。最令人惊叹的是，量子密码甚至能在被窃听的同时自动改变!无疑，这是一种真正安全的、不可窃听不可破译的密码。
量子密码最基本的原理是，一个特殊的晶体将一个光子割裂成一对纠缠的光子，可称为“量子纠缠”。根据量子力学原理，光子对中光子的偏振方向是不确定的，同时代表着“0”和“厂的混合体。只有当其中一个光子被测量或受到干扰，这个光子才有明确的偏振方向并有特殊的减幅。它代表“0”和“1”完全是随机的，但一旦它的偏振方向被确定，另外一个光子就被确定为与之相关的偏振方向。当在两端的检测器使用相同的设定参数时，发送者和 接收者都可收到相同的偏振信息，也就是相同的数字。纠缠光子被吸收后，发送者和接收者就可以像在电话线或因特网一样的公共渠道上讨论参数的设定。在发送者和接收者用不同参数读出的数据被去除后，他们就可有一个随机产生的数字，成为一个完全安全的密码编码、解读“钥匙”。
我们也可以这样描绘科学家们关于“量子密码”的设想：由电磁能产生的量子(如光子)可以充当为密码解码的一次性使用的“钥匙”。每个量子代表1比特含量的信息，量子的极化方式(波的运动方向)代表数字化信息的数码。量子一般能以四种方式极化，水平的和垂直的，而且互为一组。两条对角线的，也是互为一组。这样，每发送出一串量子，就代表一组数字化信息。而每次只送出一个量子，就可以有效地排除黑客窃取更多的解密“钥匙”的可能性。比方说，现在有一个窃密黑客开始向“量子密码”动手了，我们就可以看到这样一场有趣的游戏：窃密黑客必须先用接收设施从发射出的一连串量子中“吸”去一个量子。这时，发射密码的一方就会发现发射出的量子流出现了空格。于是，窃密黑客为了填补这个空格，不得不再发射一个量子。但是，由于“量子密码”是利用量子的极化方式编排密码的，根据量子力学原理，同时检测出量子的四种极化方式是完全不可能的，窃密黑客不得不根据自己的猜测随便填补一个量子，这个量子由于极化方式的不同很快就会被发现。RSAhn密法被敲响淘汰的“警钟”
在量子力学的学术研究领域耕耘了20多年的两家公司，已经利用量子力学的原理创造出迄今为止世界上最安全的计算机加密法。
Id Quanhque公司前不久推出了一种量子密码系统，而Magi Q技术公司也计划将在最近时间内发布类似的量子密码系统。用这种密钥加密的任何电子邮件、电话金融交易都将是非常安全的。
在全球加密算法领域位于领导地位的美国RSA安全公司的首席科学家伯特·卡里斯基说：“如果你希望将某种信息保密10-30年，那么你就需要使用量子密码。”
RSA加密法是目前最先进的加密技术，它允许两个人之间使用公共密钥和私有密钥通过Internet互相传送秘密的信息。破解RSA极其困难，但是今天的超级计算机用几年的时间还是可以做到的。
随着计算机速度的提升，RSA的加密技术也在不断地改善，但是如果科学一旦开发出量子计算机，那么RSA加密就彻底失去了作用。硅晶体管的状态要么是开要么是关(分别表示1或者0)，而量子计算机中的电子却能在同一时刻展示出两个不同方向的偏转，因此能够同时表示两个值。与目前的超级计算机相比，采用这种叠加原理的计算机的运行速度将呈现指数级的增长。量子密码的未来颇为可观
目前，量子密码的全部研究还在实验室中，没有进入实用阶段。科学家们已经在量子密码的相关研究中取得了一定进展，能在光纤中传递量子密码。由于光子密钥在光纤中传输时容易消耗，量子密码长距离通信的难度较大。目前，实验中的量子密码的最大传输距离没有超过100公里。
除了最初利用光子的偏振特性进行编码外，现在还出现了一种新的量子密码的编码方法——利用光子的相位特性进行编码。在长距离的光纤传输中，光子的偏振性会退化，造成误码率的增加。与偏振编码相比，相位编码的好处是对光的偏振态要求不那么苛刻。
任何一项科学研究，目的都是为了能够服务于人类社会。“量子密码”技术要达到可以普遍应用的目的，还需要科学家们去奋力攀登耸立的科学高峰。
要使这项技术可以操作，大体上需要经过这样的程序：在地面发射量子信号——通过大气层发送量子信号——卫星接收量子信号并转发到散布在地球各个角落的指定接收目标。这项技术面对的挑战之一，就是大气层中的空气分子会把量子一个个弹射到四面八方，很难让它被指定的卫星吸收。因此，量子密码的传输距离就无法实现质的飞跃。
另外，研究人员还有一道科技难关需要攻破。信息的传递，需要最快的速度，但在目前，接受加密量子流的单量子装置必须在低温冷却的状态下，但低温状态却无法保证传递加密量子的速度。为此科学家已在抓紧研究一种办法，力争使单量子装置在正常温度下可以使用。据推测，这项研究在未来几年内就可以见到成效。
在一些前沿领域，量子密码技术非常被看好，很多针对应用的实验正在进行。比如，美国的BBN多种技术公司正在进行一项研究实验，他们把“量子密码”引进了因特网，并加紧研究一种名为“开关”的设施，以便用户可以在因特网上川流不息的加密量子流中接收属于自己的密码信息。这就如同给了用户一面镜子，用户可以从自己手里的镜子中得到弹射给他的那个密码，而不再需要为其安装一条条线路。
目前，人们要想做到有效地制备和操作量子体系的量子态还是十分困难的。人类在20世纪能够精确地操控航天飞机和搬动单个原子，但却未能掌握操控量子态的有效方法。在21世纪，我们应积极致力于量子技术的开发，推动科学和技术更迅速地发展。
(编辑／张蕙)