量子金鑰分發（QKD）

量子金鑰分發是兩個人（不妨叫他們 Alice 和 Bob）生成一把共享金鑰的方法，它的安全性建立在物理定律之上，而不是某個難解的數學問題之上。Alice 發送一連串單個量子位元，每個都被製備成幾種可能狀態中的一種；Bob 對它們進行測量；之後兩人透過一條普通的公開通道核對各自的記錄，提煉出一串只有他們倆知道的位元。這把金鑰隨後被送入常規加密，用來打亂他們真正要傳的訊息。

巧妙之處在於他們如何抓住偷聽者。在量子力學中，你無法在不擾動一個未知量子位元的前提下測量它，也無法對它進行完美複製（這就是不可複製定理）。因此，竊聽者 Eve 一旦攔截並測量這些量子位元，就必然會留下痕跡：她會在 Alice 和 Bob 共享的位元裡引入錯誤。Alice 和 Bob 犧牲掉金鑰中隨機抽取的一部分、檢查其錯誤率，就能判斷是否有人在偷聽。如果錯誤足夠低，他們就保留這把金鑰；如果不夠低，就把它丟棄，重新再來一次。Eve 無法悄無聲息地竊取金鑰——偷聽是可以被察覺的。

要弄清楚 QKD 能做什麼、不能做什麼。它保護的是金鑰的交換過程，而不是你計算世界裡的其餘一切；而且在實際操作中，它還需要一條單獨經過身分認證的通道（否則 Eve 可以冒充 Bob），並且要在真實距離上使用真實硬體，這就限制了傳輸的距離和速率。它也不同於後量子密碼學：QKD 用量子物理來分享金鑰，而後量子密碼學則是一類普通的經典演算法，專門設計成能夠抵禦未來量子計算機的攻擊。兩者解決的問題有所重疊，所用的手段卻截然不同。