量子密钥分发（QKD）

量子密钥分发是两个人（不妨叫他们 Alice 和 Bob）生成一把共享密钥的方法，它的安全性建立在物理定律之上，而不是某个难解的数学问题之上。Alice 发送一连串单个量子比特，每个都被制备成几种可能状态中的一种；Bob 对它们进行测量；之后两人通过一条普通的公开信道核对各自的记录，提炼出一串只有他们俩知道的比特。这把密钥随后被送入常规加密，用来打乱他们真正要传的消息。

巧妙之处在于他们如何抓住偷听者。在量子力学中，你无法在不扰动一个未知量子比特的前提下测量它，也无法对它进行完美复制（这就是不可克隆定理）。因此，窃听者 Eve 一旦拦截并测量这些量子比特，就必然会留下痕迹：她会在 Alice 和 Bob 共享的比特里引入错误。Alice 和 Bob 牺牲掉密钥中随机抽取的一部分、检查其错误率，就能判断是否有人在偷听。如果错误足够低，他们就保留这把密钥；如果不够低，就把它丢弃，重新再来一次。Eve 无法悄无声息地窃取密钥——偷听是可以被察觉的。

要弄清楚 QKD 能做什么、不能做什么。它保护的是密钥的交换过程，而不是你计算世界里的其余一切；而且在实际操作中，它还需要一条单独经过身份认证的信道（否则 Eve 可以冒充 Bob），并且要在真实距离上使用真实硬件，这就限制了传输的距离和速率。它也不同于后量子密码学：QKD 用量子物理来分享密钥，而后量子密码学则是一类普通的经典算法，专门设计成能够抵御未来量子计算机的攻击。两者解决的问题有所重叠，所用的手段却截然不同。